Caracteristici de umectare ale filmelor de polietilenă tereftalat tratate cu

filmelor

  • Subiecte
  • rezumat
  • Introducere
  • procedura experimentala
  • Materiale
  • Tratament de suprafață
  • Măsurarea forței de udare
  • Analiza suprafeței
  • Rezultate si discutii
  • Efectul procesării uscate asupra umectabilității PET
  • Recuperarea hidrofobă a suprafeței PET după procesarea uscată.
  • Caracteristicile suprafeței PET tratate prin prelucrare uscată.
  • Concluzii

Subiecte

  • Polimeri
  • Chimia suprafeței
  • Umed

rezumat

Două procese uscate, expunerea la plasmă de presiune atmosferică (APP) și iradiere cu lumină excimeră ultravioletă (UV) de 172 nm, au fost efectuate pentru a spori natura hidrofilă a filmului de polietilen tereftalat (PET). Schimbarea umectabilității pe suprafața filmului PET după efectuarea proceselor a fost înregistrată prin măsurarea forței de umectare utilizând metoda Wilhelmy. În urma proceselor uscate, s-au observat scăderi dramatice ale unghiurilor de contact înainte și în retragere ale apei, în special pentru expunerea la APP. Sa constatat că unghiul de avans pe suprafața PET tratată crește odată cu clătirea apei sau îmbătrânirea în aer, în timp ce reculul a rămas aproximativ același. Recuperarea hidrofobă a scăzut mai rapid pentru filmul tratat cu UV. Au fost efectuate caracterizări de suprafață ale filmului PET. Discutăm despre influența proceselor uscate asupra proprietăților fizico-chimice ale suprafeței PET.

Introducere

Polietilen tereftalatul (PET) este unul dintre cei mai comuni polimeri utilizați în industrie datorită gradului ridicat de duritate, rezistență, stabilitate termică, rezistență chimică și formabilitate. 1, 2 Cu toate acestea, natura hidrofobă a PET poate fi un dezavantaj pentru aplicații precum adeziunea, vopsirea, tipărirea, metalizarea etc. Prin urmare, s-au făcut modificări chimice 3 și fizice pentru a face suprafața PET mai hidrofilă. Tehnicile tipice de modificare fizică sunt expunerea la plasmă și radiații de lumină ultravioletă și s-au făcut multe cercetări de bază și aplicate cu privire la aceste tehnici de procesare uscată în ultimele decenii. 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12

În aplicarea proceselor uscate la modificarea suprafeței polimerului, există o problemă gravă prin aceea că suprafețele polimerice după modificare sunt instabile datorită mobilității ridicate și reorientării macromoleculelor. 22, 23 Prin urmare, unghiurile de contact cu apa pe suprafețele PET tratate prin două procese uscate sunt determinate în funcție de timpul de îmbătrânire utilizând metoda Wilhelmy. Această tehnică nu este doar o metodă ideală pentru a obține unghiuri de contact de înaltă precizie calculate din forța de umectare, dar permite și obținerea unui unghi de contact tânăr semnificativ termodinamic pe linia de contact trifazată prin deplasarea liniei de contact trifazate la o viteză constantă . 24

Stabilitatea suprafeței PET după tratamente a fost examinată din punctul de vedere al histerezisului unghiului de contact. După atingerea platoului de umectare, s-a efectuat caracterizarea suprafeței cu privire la energia liberă a suprafeței, elementul chimic de suprafață și topografia suprafeței și se discută efectul proceselor uscate asupra proprietăților.

procedura experimentala

Materiale

Ca material PET, a fost utilizată o peliculă PET orientată biaxial cu o grosime de 188 µm (EMBLET SA-188, Unitika, Japonia) pentru a determina unghiurile de contact prin tehnica Wilhelmy. Înainte de utilizare, filmul PET a fost curățat cu ultrasunete în apă.

Diiodometanul, etilen glicolul și n-heptanul au fost reactivi de calitate extra pură și au fost folosiți fără purificare suplimentară. Apa a fost purificată (rezistivitate de 18 MΩcm) folosind un aparat UV Direct-Q (Millipore, Billerica, MA, SUA).

Tratament de suprafață

Tratamentul de suprafață al filmului PET a fost efectuat utilizând două tipuri de procese uscate, expunerea APP și iradierea luminii excimerului UV. Folia de PET cu lățimea de 0,5 mm a fost tăiată și ambele părți au fost tratate.

Lumina excimerului UV a fost iradiată pe pelicula PET folosind o lampă cu excimer UV la o lungime de undă de 172 nm în aerul ambiant utilizând un aparat UV cu excimer Xe 2 (UER20-172, Ushio, Tokyo, Japonia). Intensitatea luminii excimerului UV în fereastra superioară de sticlă SiO2 a casei de lămpi a fost stabilită ca fiind de 15,8 mW cm -2 utilizând un sistem de monitorizare UV (ITU-150 și VUV-S172, Ushio). Filmul PET a contactat fereastra. Timpul de iradiere UV a variat între 2 și 90 s.

După tratamentele uscate, filmele PET au fost depozitate într-un desicator menținut la 20 ± 1 ° C și 30 ± 1% HR.

Măsurarea forței de udare

Unghiurile de contact înainte și înapoi ale apei din filmul PET au fost determinate prin măsurarea forței de umectare utilizând metoda Wilhelmy. O bandă de 0,5 mm lățime și 10 mm lungime de film PET a fost suspendată de brațul unei electrobalanțe (Model C-2000, Cahn Instruments, Cerritos, CA, SUA). Un recipient de sticlă conținând apă a fost plasat pe platforma conectată la motorul pas cu pas (MP-20L, MICOS, Eschbach, Germania) chiar sub banda de film. Suprafața apei a fost ridicată la o viteză de mișcare interfacială de 0,3 mm min -1 (ref. 24) până când s-a scufundat ± 2 mm de fundul filmului. Apoi, suprafața apei sa deplasat în jos în poziția inițială. O înregistrare continuă a greutății a fost obținută în timpul ciclurilor de retragere. Unghiurile de contact înainte și înapoi au fost calculate din forțele de umectare înainte și înapoi, respectiv, folosind ecuația Wilhelmy. 27 Perimetrul efectiv al filmului a fost calculat din forța de umectare obținută folosind n-pentan, presupunând că unghiul de contact este zero. Au fost măsurate 27 de unghiuri de contact pentru 4-8 probe preparate în aceleași condiții.

Unghiurile de contact ale diiodometanului și etilenglicolului au fost, de asemenea, măsurate pentru estimarea componentelor de energie liberă de suprafață ale filmului PET. Componenta Lifshitz-van der Waals și parametrii acidului și bazei Lewis au fost calculați din ecuația Van Oss-Chaudhury-Good 28 înlocuind unghiurile de contact măsurate ale apei, diiodometanului și etilenglicolului și componentele lor energetice de referință fără suprafață. 29