常压空气等离子表面改性对聚碳酸酯表面润湿性能的影响

作     者：徐智宝 于壮壮 于君燕 梁景恒 张大江 尹承泽 

作者机构：中国兵器工业第五二研究所烟台分所有限责任公司 烟台中集蓝海洋科技有限公司 

出 版 物：《中国表面工程》 (China Surface Engineering)

年 卷 期：2025年

核心收录：

学科分类：08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 

主　　题：聚碳酸酯 常压空气等离子处理 表面改性 润湿性能 润湿滞后现象 

摘      要：表面润湿性是影响PC材料表面喷涂、粘接等应用的重要影响因素，为改善聚碳酸酯（PC）材料表面润湿性，采用常压空气等离子处理技术对PC材料进行表面处理，利用接触角测量仪，XPS， AFM， SEM等检测手段分析等离子处理前后表面理化特性的变化，研究了等离子处理对PC表面静态接触角、动态接触角及润湿滞后现象的影响规律。通过水接触角测量、水接触角滞后分析、润湿阻力系数分析和表面自由能分析表征了PC表面润湿性的变化，结果表明：常压空气等离子处理处理后PC表面亲水性增强，静态水接触角由81°降低至40°左右。动态接触角测试发现，等离子处理前后接触角滞后变化不大，但是等离子处理后润湿阻力系数降低了47.6%，水滴在等离子处理表面更容易发生界面拓展。表面自由能分析表明，水接触角的减小与表面能中较高的极性分量有关。通过XPS进一步分析了PC表面的元素组成，结果表明等离子处理导致PC表面氧元素及极性官能团浓度增加。SEM和AFM观察发现，在等离子束轰击溅射下表面形貌变得更加均匀致密，表面均方根粗糙度Rq由1.2 nm增加至3.7 nm。分子动力学模拟发现，表面氧元素及HO-C=O官能团增加使水和PC的界面结合能提升27.4%。研究结果可为常压空气等离子处理技术在PC材料的相关表面改性中提供理论基础与试验依据。