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三元乙丙橡膠(EPDM)是乙丙橡膠的一種主要產品，具有良好的耐老化性能、優(yōu)良的絕熱性以及突出的耐燒蝕性等優(yōu)點，且其生膠密度小于0．90kg/m3，性價比很高，是一種優(yōu)良的絕熱材料。然而，三元乙丙橡膠分子鏈中不存在極性基團，其本身是弱極性材料。所以，其表面極性低，且存在弱邊界層，從而導致其粘接性能很差，尤其是更難與金屬粘接。

在傳統(tǒng)工藝中，采用人工砂紙打磨或噴砂處理可提高其的界面粘接性能，但機械打磨的處理方式存在效率低、噪音大、粉塵多，以及有毒溶劑清洗帶來的安全、操作人員的健康等問題。

自２０世紀８０年代發(fā)展起來的等離子體處理技術具有快速、高效、清潔以及不傷害基體本身性能等優(yōu)點，因而廣泛應用于航空航天等聚合物表面處理領域。等離子體處理技術能夠不改變材料整體性能，只改變基體材料的表面形貌與表面成分，改善材料表面潤濕性，增大其表面能，優(yōu)化材料的性能。

等離子表面處理前后三元乙丙橡膠表面形貌的變化

圖1顯示的是三元乙丙橡膠的表面形貌受處理時間的影響情況，從圖1(a)可看出，沒有經過低溫等離子體處理的三元乙丙橡膠的表面沒有明顯的凸起或凹陷是比較平整光滑的;從圖1(b)、(c)可看出，低溫等離子體對三元乙丙橡膠處理不同時間后，其表面形貌有顯著的變化，出現(xiàn)凸起物且表面變粗糙，特別是在處理20s后，三元乙丙橡膠表面的凸起最為明顯。圖1(d)是圖1(c)的局部放大圖像，從圖1(d)也可看出，經過大氣低溫等離子體處理三元乙丙橡膠表面有明顯的凸起或凹槽。這說明低溫等離子體對三元乙丙橡膠表面有微觀刻蝕，使其表面變粗糙，增大了比表面積，對其粘接強度的增強起到了積極作用。

低溫等離子體處理前后三元乙丙橡膠的表面形貌

等離子表面處理前后表面接觸角的變化

圖2顯示的是三元乙丙橡膠的接觸角及表面能受處理時間的影響情況，從圖2可看出，當處理時間小于10s時，接觸角減小及表面能增加的幅度非常明顯。這說明低溫等離子體中的活性粒子與三元乙丙橡膠表面相互作用，向其表面?zhèn)鬟f能量，使其表面能增大，并在其表面引入極性基團，使其表面獲得改性。當處理時間為20s時，接觸角降至最低為14．8°，當處理時間繼續(xù)增加，接觸角已經不再有明顯的變化趨勢，且有微微增大的趨向。這是因為當處理時間足夠長時，以空氣為處理氣氛的低溫等離子體中的活性粒子在三元乙丙橡膠表面所引入的如C=O，—COOH和—OH等含氧基團的濃度足夠大。所以，其表面親水性變好，表現(xiàn)為接觸角大幅度下降，表面能大幅度增加。但當處理時間過長，活性粒子在三元乙丙橡膠表面引的極性基團接近于飽和。所以，接觸角不再發(fā)生明顯變化，材料經過長時間的低溫等離子體處理，盡管也會對其表面有刻蝕作用，但同樣也會對表面分子和表面自由基造成破壞，這會使得其親水性被破壞，接觸角有增大趨勢。同時，材料的表面遵循能量守恒定律，部分表面活性基團會自發(fā)的向能量較低的基體翻轉。因此，表面能的提高也是有限度的。所以，運用低溫等離子體處理難粘材料時，應在保證處理效果的前提下，選取合適的時間。

等離子處理時間與接觸角和表面能的關系

綜上所述：等離子體是一種集合體，由負粒子和正粒子兩相組合而成，正負粒子間帶相反電荷，等離子體可通過離子流碰撞、中性粒子流以及輻射等方式將能量傳遞到三元乙丙橡膠基體，使得橡膠基體表面生成自由基或極性官能團，形成較大的粗糙度，提高三元乙丙橡膠的表面能，從而使得膠黏劑或涂層材料對等離子體表面處理后的三元乙丙橡膠基體的粘接性能顯著提高。