當(dāng)今，等離子處理技術(shù)被廣泛應(yīng)用于材料表面處理和改性方面。 它通常使用在氣體相反應(yīng)室中產(chǎn)生的高溫、高能量電離氣體等離子體來(lái)處理物質(zhì)表面。 等離子體是一種由高能離子、原子和自由基組成的高度活躍的氣態(tài)。
等離子體產(chǎn)生的方式有許多種，包括電弧放電、RF放電、微波放電、脈沖放電等。不同類型的等離子發(fā)生器會(huì)影響到等離子鍋爐的工作效率和特征，這也是一個(gè)非常重要的問(wèn)題。
而將等離子體應(yīng)用于材料表面處理上，則可以通過(guò)等離子體的高能量作用于物質(zhì)表面來(lái)改變其化學(xué)和物理性質(zhì)，即所謂的等離子處理。等離子處理可以使物料表面結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，進(jìn)而提高其化學(xué)惰性、耐磨性、耐腐蝕性和界面附著性等性能。
等離子處理的機(jī)理主要來(lái)自于等離子體對(duì)表面的化學(xué)性質(zhì)和結(jié)構(gòu)具有顯著的影響。 高能量等離子體中存在大量自由基、激發(fā)態(tài)原子和離子，這些活性物質(zhì)能夠與材料表面上的化學(xué)成分進(jìn)行反應(yīng)，并導(dǎo)致表層物質(zhì)發(fā)生化學(xué)變化。
例如，氧離子在等離子處理中可以被用來(lái)氧化表面，從而使表面生成一定厚度的金屬氧化物。 與此同時(shí)，離子轟擊和沉積可以導(dǎo)致表層物質(zhì)生長(zhǎng)、縮短撞擊而導(dǎo)致失蹤， 鈍化表面原子并提高界面深度和耐久性。 等離子處理還可激活材料表面，促進(jìn)其吸附和潤(rùn)濕性能。
值得注意的是，等離子處理后多久有效受到許多因素的影響，包括表面材料的種類和形狀、等離子體處理參數(shù)和條件、環(huán)境濕度、溫度等。在實(shí)踐中， 大多數(shù)等離子處理數(shù)據(jù)都是通過(guò)定期測(cè)試表面性能的總體變化來(lái)確定其有效時(shí)間。
近年來(lái)，隨著等離子處理技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，已經(jīng)發(fā)展出了許多新型的等離子發(fā)生器和處理方法，如等離子共聚變（ICP）和微波氣體放電等離子體等。 這些新技術(shù)的應(yīng)用，為以后改進(jìn)、提高等離子處理效果和表面材料性能提供了重要方法。
總之，等離子處理是一種主要通過(guò)改變物料表面結(jié)構(gòu)、形態(tài)和化學(xué)組成來(lái)增強(qiáng)其性能的表面工藝方法。 實(shí)際運(yùn)用中，等離子處理的有效時(shí)間受到多個(gè)因素的影響。 等離子技術(shù)的進(jìn)步也將不斷完善等離子處理技術(shù)，并推動(dòng)其更廣泛的應(yīng)用。等離子體表面處理與常規(guī)處理的對(duì)比
等離子體表面處理
通過(guò)放電裝置將電離的等離子體中的電子或離子打到承印物表面，一方面，可以打開(kāi)材料的長(zhǎng)分子鏈，出現(xiàn)高能基團(tuán)；另一方面，經(jīng)打擊使薄膜表面出現(xiàn)細(xì)小的針孔，同時(shí)還可使表面雜質(zhì)離解、重解。電離時(shí)放出的臭氧有強(qiáng)氧化性，附著的雜質(zhì)被氧化而除去，使承印物表面自由能提高，達(dá)到改善印刷性能的目的
電暈處理
利用高頻（中頻）高壓電源，在放電刀架和刀片的間隙產(chǎn)生一種電暈釋放現(xiàn)象，用這種方法對(duì)塑料薄膜在印刷前進(jìn)行表面處理，叫電暈處理，也稱電子沖擊或電火花處理。其處理作用為：通過(guò)放電，使兩極之間的氧氣電離，產(chǎn)生臭氧，臭氧是一種強(qiáng)氧化劑，可以立即氧化塑料薄膜的表面分子，使其由非極性轉(zhuǎn)化為極性，表面張力得到提高。電子沖擊后，使薄膜表面產(chǎn)生微凹密集孔穴，使塑料表面粗化，增大表面活性。
化學(xué)處理法
印刷前利用氧化劑對(duì)PP、PE塑料薄膜的表面進(jìn)行處理，使其表面生成羥基、羰基等極性集團(tuán)，同時(shí)得到一定程度的粗化，以提高油墨與塑料薄膜的表面結(jié)合牢度。
化學(xué)處理法是應(yīng)用較早的一種表面處理法，對(duì)于印刷，復(fù)合前薄膜的表面處理效果好，使用簡(jiǎn)便、經(jīng)濟(jì)，但需較長(zhǎng)的處理時(shí)間影響了生產(chǎn)效率。并且處理液一般都具有化學(xué)侵蝕性，造成環(huán)境污染及對(duì)人體的危害，目前較少采用這種工藝，一般只在不便使用其他處理方法的情況下才采用這種表面處理工藝
光化學(xué)處理法
一般是利用紫外線照射高聚物表面，使其引起化學(xué)變化，達(dá)到改善表面張力，提高潤(rùn)濕性和粘合性的目的。和電暈處理一樣，紫外線照射也能使高聚物表面發(fā)生裂解、交聯(lián)和氧化。
要想得到較好的光化學(xué)處理效果，必須選擇適當(dāng)波長(zhǎng)的紫外線，例如用波長(zhǎng)為184mm的紫外線照射聚乙烯表面，能使其表面發(fā)生交聯(lián)，但如改用2537A的波長(zhǎng)則難有相同的效果。
火焰處理法
適用于小型塑料容器的表面處理，其目的在于用高溫使表面去污，并溶化膜層表面，提高表面粘附油墨的性能。
聚烯烴經(jīng)火焰處理后形成了極性基團(tuán)，潤(rùn)濕性得以改善，而粘接性的改善則由于極性基團(tuán)改善了潤(rùn)濕性以及產(chǎn)生斷鏈而相對(duì)改善。
火焰處理效果較好，無(wú)污染，成本低廉，但操作要求嚴(yán)格，如不小心會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品變形，使成品報(bào)廢。目前主要應(yīng)用于較厚的塑料制品的表面處理。
防靜電處理
塑料薄膜印刷中的靜電會(huì)給操作帶來(lái)一系列難題，直接影響印品的產(chǎn)量和質(zhì)量。例如，在印刷小包裝塑料薄膜時(shí)，由于靜電粘連，薄膜間處于缺氧狀態(tài)，會(huì)阻礙塑料印墨層固化的過(guò)程，若遇高溫高濕環(huán)境，更易形成墨層粘連，輕則使印刷墨色移染，增加印刷、分切、整理等工序的難度，重則薄膜互相粘連，撕不開(kāi)，造成印品報(bào)廢。另外制袋后的儲(chǔ)運(yùn)、存放過(guò)程中也會(huì)不斷放電，既影響熱封又影響袋內(nèi)實(shí)物與空間層次的透明度。在印刷大幅面薄膜時(shí)，因?yàn)樯傻撵o電多，在機(jī)速高、樹(shù)脂中未摻有抗靜電劑的情況下，很可能引起火災(zāi)或爆炸事故。
塑料薄膜的靜電形成是由于PE和PP具有優(yōu)良的介電性能、電阻高、導(dǎo)電性差，薄膜在擠出收卷過(guò)程中因摩擦而產(chǎn)生靜電，在印刷過(guò)程中使靜電進(jìn)一步產(chǎn)生和積累，并不易釋放，使薄膜表面聚積大量的靜電荷。印刷薄膜收卷后，薄膜與薄膜之間緊緊地卷在一起，使電荷不利于排斥而利于吸引，造成粘合。等離子處理技術(shù)廣泛用于材料的表面處理，是一種有效、環(huán)保、節(jié)能的處理方法。等離子體是由高溫電離氣體產(chǎn)生的一種充滿電荷的狀態(tài)，可以通過(guò)幾乎任何非金屬的表面進(jìn)行化學(xué)修飾和物理改性，實(shí)現(xiàn)對(duì)表面性質(zhì)的調(diào)控。等離子處理后，多久有效與樣品性質(zhì)、處理?xiàng)l件以及后續(xù)環(huán)境等因素有關(guān)。
樣品性質(zhì)
不同的材料具有不同的表面化學(xué)反應(yīng)活性、內(nèi)部結(jié)構(gòu)以及物理性質(zhì)，其對(duì)等離子處理的響應(yīng)也會(huì)有區(qū)別。例如，聚合物、陶瓷、玻璃、金屬等材料對(duì)等離子處理的敏感度和穩(wěn)定性不同。而且，即使是同一種材料，在不同的材料加工工藝、生產(chǎn)方式或者來(lái)自不同來(lái)源的供應(yīng)商可能都會(huì)影響到處理后樣品的有效性。
處理?xiàng)l件
等離子處理的成本較高，尤其是在大規(guī)模生產(chǎn)領(lǐng)域中，處理時(shí)間和處理氣體種類、濃度等因素都會(huì)對(duì)處理效果造成影響。比如說(shuō)，在相同處理下，使用不同的氣體和功率密度處理相同材料的結(jié)果可能會(huì)不一樣。 在優(yōu)化等離子處理工藝時(shí)，需要考慮維持較長(zhǎng)時(shí)間的穩(wěn)定操作條件，并防止過(guò)量電離和表面氧化。
后續(xù)環(huán)境
材料的使用環(huán)境對(duì)其性能具有重要影響。在實(shí)際應(yīng)用中，光、潮濕、高溫、低溫或化學(xué)介質(zhì)等都可能導(dǎo)致等離子處理效果的退化或失效。例如，等離子處理的特殊表面活性可能會(huì)因?yàn)樽匀画h(huán)境暴露而漸漸減弱。 因此，在等離子處理后多久有效這個(gè)問(wèn)題上，還要看考慮使用的時(shí)間和條件。
總之，等離子處理的效果受到眾多因素的影響，沒(méi)有明確的答案。因此，在實(shí)踐中，需要進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)，在合適的控制下觀測(cè)等離子體處理后的材料的性質(zhì)變化是否達(dá)到預(yù)期。而且等離子處理技術(shù)目前依然處于發(fā)展初期，需要開(kāi)展更深入的研究和商業(yè)應(yīng)用，以提有效率和穩(wěn)定性，為其在各種領(lǐng)域應(yīng)用打下基礎(chǔ)。
