硫化橡胶表面能较低、表面活性相对较小、极性较弱、浸润性不佳。此外硫化橡胶中的有机小分子会发生迁移而聚集在硫化橡胶的表面形成弱界面层,弱界面层的产生导致粘接强度下降。为了提高粘接强度,需要对硫化橡胶的表面进行处理,增大粗糙度,引入极性基团。硫化橡胶的表面处理方法主要有硫酸处理法、氯化处理法、等离子体法、电晕放电法、UV法、臭氧法等。

等离子清洗技术

等离子体是一种电离度超过0.1%的气体,是由离子、电子和中性粒子(原子和分子)所组成的集合体。等离子体整体呈中性,但含有相当数量的电子和离子,表现出相应的电磁学等性能,如等离子体中有带电粒子的热运动和扩散,也有电场作用下的迁移。等离子体有别于固体、液体、气体三态物质,是宇宙中最广泛存在的物质状态,称为物质的第四态。

等离子体含有各类活性粒子,如离子、电子、自由基、激发分子、紫外光等。当材料表面暴露于等离子体中时,就会引起表面的一系列反应,引起材料表面的物理形貌和化学结构的变化,或产生刻蚀而粗糙,或形成致密的交联层,或引入含氧极性基团,使亲水性、粘接性、可染色性、生物相容性及电性能分別得到改善,从而提高材料的表面性能,但材料的基本性能基本上不受影响。

等离子清洗可以使橡胶表面能大幅提高,对硫化橡胶与硫化橡胶、硫化橡胶与金属之间的粘合都有一定的促进作用。这是因为等离子体清洗是将材料暴露在非聚合性气体的等离子体中,利用等离子体轰击材料表面,引起高分子材料表面结构的许多变化,从而对高分子材料进行表面改性。等离子体粒子的能量一般为几到几十个电子伏特(eV),而硫化橡胶中常见的化学键键能C-H为4.3eV、C-F为4.4eV、C-C为3.4eV,由此可见,等离子体中绝大多数粒子能量都略高于这些化学键的键能,这表明等离子体是有足够的能量引起橡胶表面的化学键断裂并重新组合的。等离子体清洗橡胶表面利用的是空气中的氧气电离产生氧等离子体,氧等离子体中大量的O+、O-、O2+、O2-、O、O3、臭氧离子、亚稳态O2和自由电子等粒子与橡胶表面发生物理和化学作用,在氟橡胶表面产生大量的极性基团,使碳原子C-H、C-F结合变为羰基、羟基和羧基等,从而增加表面能量,改变表面的化学特性,增强表面附着力、粘接力。