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電暈等離子體處理的原理與分類
電暈是產(chǎn)生低溫等離子體的重要方法之一,電暈等離子體的本質(zhì)是由電子、激發(fā)態(tài)分子、激發(fā)態(tài)原子、自由基、電荷數(shù)相等的正負離子以及各種能量的光量子組成的復(fù)雜體系。在高壓電極與接地電極之間通過電暈放電電離空氣產(chǎn)生混合等離子體,在電場作用下加速打擊到電極之間的高分子材料表面,從而引起材料表面的物理和化學(xué)性能改變。

使用適當功率的電暈放電處理聚合物,一方面會在聚合物表面產(chǎn)生物理刻蝕,使其表面的粗糙度增加;另一方面,使聚合物表面的分子鏈斷裂并降解,在表面形成有活性端基或者自由基的分子鏈狀態(tài),同時電暈空氣放電產(chǎn)生的臭氧在聚合物表面高濃度聚集,把表面分子變?yōu)檠趸?這樣就獲得了不同性能的聚合物表面。

電暈等離子體處理聚合物的方法是一大類,根據(jù)其電極、放電機制和氣體介質(zhì)的不同又可以分為若干類別。根據(jù)其電流特點可以分為直流電暈和脈沖(交流)電暈;根據(jù)起始電暈電極的極性,又可以把直流電暈分為正電暈與負電暈;根據(jù)電暈放電介質(zhì)的不同可以把處理方法分為惰性介質(zhì)電暈處理與反應(yīng)性氣體介質(zhì)電暈處理;使用反應(yīng)性氣體(如乙烯、丙烯等)介質(zhì),可以在聚合物表面接枝長度、形狀不同的分子鏈,從而賦予表面新的性能。

鋰離子電池已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于便攜式電子設(shè)備、新能源汽車和儲能電站等領(lǐng)域。除了主要的四大部分，集流體是鋰電池重要的組成部分，其占總重量的10%～13%。在鋰電池中集流體厚度重量、表面性能都會影響鋰電池的性能。

銅在較高電位時易被氧化，適合用作負極集流體;而鋁作為負極集流體時腐蝕問題則較為嚴重，適合用作正極的集流體，鋰離子電池常用的集流體，鋁集流體、不銹鋼集流體、銅集流體、碳集流體、鎳集流體以及復(fù)合集流體。

鋁集流體鋁箔在充放電過程中其表面的鈍化層可避免電解液的腐蝕，經(jīng)常作為正極集流體與LiCoO2、錳酸鋰、三元材料及LiFePO4等相匹配。

常規(guī)的鋁箔正極集流體也存在問題鋁箔具有一定的剛性，在極片中與正極材料接觸的面積有限，影響正極片的內(nèi)阻;鋁箔與粘結(jié)劑、活性物質(zhì)的粘結(jié)強度有限，在循環(huán)充放電中因電極體積不斷變化導(dǎo)致顆粒物質(zhì)間的結(jié)合疏松、易掉粉，使電池容量和循環(huán)壽命快速衰減;電解液的氧化分解產(chǎn)物在鋁箔表面發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致和加速鋁箔的腐蝕。

電暈處理的效果與電極的設(shè)計有較大關(guān)系。多片電極的效果最好，其特點是電暈處理的能力是通過平行成排的電極散發(fā)出來的。在熱膨脹的情況下，電極片可以在不改變極片間隙的情況下移動。另外，由于放電的均一性，可避免長持續(xù)的放電通道。多片電極比一般金屬電極要高5～10mN/m，處理后的塑料在儲存一個月后，其表面能的衰減情況也比單片電極弱。此外，薄膜表面產(chǎn)生的水分和高固分放射固化油墨也會導(dǎo)致表面能的增加。一般薄膜都采取燃燒處理、電暈處理或增進附著性的涂裝等印前前處理。

電暈處理可以增加表面氧化，促使化學(xué)鍵的斷裂而形成更多的氫氧基團、碳基團和過氧化氫鍵，使薄膜表面粗化，降低表面污染。電暈處理時塑料薄膜通常被安置在滾筒之間，讓電壓逐漸增加直至達到電暈處理的目的，并給予雙極性物質(zhì)處理，通過相距約數(shù)厘米的電極與電極表面。

泡沫塑料具有良好的緩沖性能、熱導(dǎo)率低隔熱性能好、耐侯性好、耐老化好等優(yōu)點已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)工業(yè),汽車電子及民用等各個方面。但是隨著聚乙烯泡沫塑料被應(yīng)用到越來越多的高性能泡沫膠帶產(chǎn)品和復(fù)合材料中去時,其表面處理的問題正在被越來越廣泛得關(guān)注。本文將討論聚乙烯泡沫塑料的電暈處理處理技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀。

與傳統(tǒng)的濕態(tài)化學(xué)方法相比,電暈法成本低且可以在常溫度非液態(tài)環(huán)境下運行從而改變聚乙烯泡棉的表面性能。在近幾年,隨著電暈設(shè)備制造商的技術(shù)日趨成熟,電暈處理已經(jīng)成為聚乙烯泡沫塑料表面處理技術(shù)中被廣泛采用且十分有效的處理方法。

電暈處理是一種電擊處理,它利用高頻高電壓在被處理表面電暈放電使被處理表面發(fā)生變化從而改變表面性能。最新研究表明導(dǎo)致電暈處理后表面性能改變的因素主要有以下幾種化學(xué)變化化學(xué)變化中主要的作用是氧化作用,活化氧與聚合物表面分子反應(yīng)生成含氧官能團從而大幅增加表面能提高粘接性能。其次是表面分子發(fā)生交聯(lián)限制部分分子的運動增加其分子量形成大分子量層,大分子量層一會將表面的薄弱界面層油脂,蠟類及低分子析出物破壞以起到清潔表面提高表面能的作用。物理變化表面形貌改變是提高表面能的主要原因。電暈放電是一種高能量粒子轟擊聚合物表面的過程,表面會形成微小的斑點,造成表面粗化以提高粘結(jié)效果。永久極化駐極體形成將聚乙烯置于強電場中時介電質(zhì)會誘導(dǎo)出電流,這個永久極化的駐極現(xiàn)象會使材料表面產(chǎn)生自粘性。由駐極體形成的表面電荷隨時間而衰減且在高溫下加快衰減,所以自粘強度會隨時間延長而減弱。

對于聚乙烯泡沫塑料的電暈表面處理來說,氧化作用及永久極化駐極體的效果會是主要效果。

電暈處理在聚乙烯泡沫塑料中的應(yīng)用
因為聚乙烯泡沫塑料的許多特性與薄膜有著非常大的差別,比如強度密度等性能。因此電暈技術(shù)在應(yīng)用到處理聚乙烯泡沫塑料表面時,會有一些與處理薄膜的不同之處。處理聚乙烯泡沫塑料電暈設(shè)備及工藝的選用與普通處理薄膜的電暈處理會有所不同。一般來說普通薄膜的處理功率需在10KV以上,而泡沫塑料的處理功率則只需在2KV左右便可完成。因為普通泡沫塑料的表面強度非常低,高功率的處理很容易將泡沫擊穿或燒焦。因此通常來說,電暈處理泡沫塑料的速度比較慢以保證處理質(zhì)量。

雙向拉伸聚丙烯薄膜（BOPP）是一種包裝薄膜，發(fā)展速度很快，制造薄膜的時候，因為需要在縱橫上進行延伸，可以有效定向分子鏈，提升了薄膜的力學(xué)和光學(xué)等性能，并降低水汽透濕量。可見，BOPP薄膜目前已經(jīng)占據(jù)了整個香煙外包裝市場。現(xiàn)階段香煙包裝對速度的要求不斷提升，逐步發(fā)展的更加專有化與精致化，這樣能夠?qū)蛻舢a(chǎn)生較強的吸引力。對煙盒包裝膜而言，明顯變化是印制了香煙品牌與防偽標識。對此，BOPP煙膜制造商要注重改進生產(chǎn)技術(shù)，適應(yīng)煙草包裝的這些變化。

BOPP薄膜是一種非極性聚合物，它的表面表面張力僅為31達因而在印刷煙膜中使用后，通常需要薄膜單面表面張力強度超過38達因。對此，為提升BOPP薄膜表面上油墨的印刷牢度，需要把薄膜表面張力提高到38達因以上才行。