采用介質(zhì)阻擋低溫等離子體對木制品聚丙烯（PP）飾面膜表面進(jìn)行不同放電功率和處理速度的改性處理后,分別對其表面進(jìn)行X射線光電子能譜（XPS）和激光共聚焦顯微拉曼（Raman）光譜分析,研究等離子改性對PP飾面膜的化學(xué)成分和元素組成的影響。結(jié)果表明:由拉曼光譜可知,未處理的PP飾面膜表面含有大量的C原子和H原子間搖擺振動引起的振動峰、C原子間伸縮振動和C與H原子間彎曲振動引起的振動峰;經(jīng)等離子體改性處理后,PP飾面膜表面在原有振動峰基礎(chǔ)上,同時(shí)生成了具有較強(qiáng)拉曼活性的C—C和C—H的彎曲和振動峰等; XPS分析可得,等離子體改性處理前后,PP飾面膜表面主要表現(xiàn)為元素含量和量比的變化,等離子體改性后,C元素含量降低,O元素含量明顯增加,O/C量比增大,且C1含量降低,C2含量明顯增加。結(jié)合拉曼光譜和XPS對PP飾面膜表面進(jìn)行定性和定量分析,可準(zhǔn)確得到等離子體改性對提高PP飾面膜表面含氧官能團(tuán)數(shù)量及表面活性改善的作用和影響。本研究可為等離子體改性處理對提高PP飾面膜表面附著力的理論研究和實(shí)踐應(yīng)用提供技術(shù)支持。 

【文章來源】：林業(yè)工程學(xué)報(bào). 2020,5(04)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

PP飾面膜表面O譜分峰擬合

參照GB/T 9286—1998，漆膜附著力可分為0～5級:0級代表漆膜附著力最好，劃格測試中無任何漆膜剝落;而5級代表漆膜附著力最差，漆膜剝落率達(dá)到35%以上。級數(shù)越大，漆膜附著力越差。PP飾面膜表面漆膜附著力如圖4所示，等離子體改性處理對PP飾面膜表面水性漆漆膜附著力有明顯影響。未處理的PP飾面膜表面漆膜附著力相對較差，僅4～5級，漆膜表面存在大片剝落現(xiàn)象;當(dāng)?shù)入x子體處理速度為6 m/min，處理功率為1 kW時(shí)，PP飾面膜表面的漆膜附著力有一定提升，但仍相對較差，局部有漆膜脫落，不能滿足實(shí)際生產(chǎn)需要;當(dāng)?shù)入x子體處理速度為3 m/min，放電功率為3 kW時(shí)，PP飾面膜表面水性漆漆膜附著力明顯提升，基本無脫落現(xiàn)象，可達(dá)到1級，漆膜黏附性好，符合木制品實(shí)際制作與應(yīng)用的表面飾面要求。此結(jié)論與前述等離子體處理產(chǎn)生的物理刻蝕有利于提高界面結(jié)合，以及表面活性基團(tuán)的生成有利于促進(jìn)表面與漆膜發(fā)生化學(xué)鍵合而提高漆膜附著力的結(jié)論相吻合。不同處理?xiàng)l件下PP飾面膜的表面三維形貌見圖5，隨著等離子體放電功率的增大和處理速度的降低，PP飾面膜表面粗糙度增大，“微坑”現(xiàn)象趨于明顯，有利于提升PP飾面膜表面的親水性和潤濕性[3]。圖5 PP飾面膜的表面形貌圖

分子的對稱性振動和非極性基團(tuán)的振動會使分子變形，極化率隨之改變，從而具有拉曼活性[21-22]。等離子體處理前后PP飾面膜表面拉曼光譜圖見圖1。由圖1a可知，未處理的PP飾面膜拉曼光譜主要在285,1 000～1 500和2 800～2 900cm-1區(qū)域出現(xiàn)了一系列中等強(qiáng)度的吸收帶(主要有285,1 005,1 035,1 092,1 160,1 330,1 439,2 853和2 902 cm-1等振動峰)。其中，285 cm-1振動峰主要為亞甲基(—CH2—)的面外搖擺振動峰和次甲基(帒CH)的彎曲振動峰;1 005 cm-1振動峰主要為甲基(—CH3)的面內(nèi)搖擺振動峰、次甲基的彎曲振動峰和亞甲基的面外搖擺振動峰;1 035cm-1振動峰由C—CH3間伸縮振動和次甲基的彎曲振動峰引起;1 092 cm-1振動峰由C—C鍵的骨架伸縮振動引起;1 160 cm-1振動峰主要由C—C鍵骨架振動、甲基面內(nèi)搖擺振動和次甲基彎曲振動引起，該峰反映了PP飾面膜非晶區(qū)的狀態(tài);1 330cm-1振動峰主要為CH的彎曲振動峰或亞甲基的扭轉(zhuǎn)振動峰;1 439 cm-1振動峰主要由甲基的非對稱彎曲振動引起;2 853 cm-1振動峰由亞甲基的對稱伸縮振動引起;2 902 cm-1振動峰由碳原子與氫原子間伸縮振動引起。當(dāng)放電功率為1 kW、處理速度為6 m/min時(shí)，PP飾面膜表面的拉曼光譜相對復(fù)雜，如圖1b所示，主要呈現(xiàn)284,317,400,452,531,811,844,902,974,1 000,1 040,1 067,1 089,1 154,1 170,1 221,1 258,1 303,1 333,1 363,1 439,1 462,2 848,2 888,2 909,2 927,2 956 cm-1等多個(gè)振動峰。其相比未經(jīng)等離子體改性處理的PP膜表面振動峰，額外增加了317 cm-1處的亞甲基面外搖擺振動峰，400 cm-1處的亞甲基面外搖擺振動峰和次甲基彎曲振動峰，452 cm-1處的亞甲基面外搖擺振動峰，531 cm-1處的亞甲基面內(nèi)和面外搖擺振動峰，811cm-1處的亞甲基面內(nèi)搖擺振動峰和C—C骨架伸縮振動峰，844 cm-1處的甲基和亞甲基面內(nèi)搖擺振動峰、C—C骨架伸縮振動峰，902 cm-1處的甲基和亞甲基面內(nèi)搖擺振動峰、次甲基的彎曲振動峰，974cm-1處的甲基面內(nèi)搖擺振動峰、C—C骨架伸縮振動峰，1 067 cm-1處為C—C骨架伸縮振動峰，1 221cm-1處的亞甲基扭轉(zhuǎn)振動峰、次甲基彎曲振動峰和C—C鍵的骨架振動峰，1 258 cm-1處次甲基的彎曲振動峰、亞甲基的扭轉(zhuǎn)振動峰和甲基的面內(nèi)搖擺振動峰，1 303 cm-1處亞甲基平面外搖擺振動峰或扭轉(zhuǎn)振動峰，1 363 cm-1處甲基的對稱彎曲振動峰和亞甲基的平面外搖擺振動峰，1 462 cm-1處甲基的非對稱彎曲振動或亞甲基的彎曲振動峰，2 888cm-1處甲基的對稱伸縮振動峰，2 927 cm-1處亞甲基的非對稱伸縮振動峰和2 956 cm-1處甲基的非對稱伸縮振動峰。其中，甲基是電中性的一價(jià)基團(tuán)，是一種推電子單元的致活基團(tuán);亞甲基是一個(gè)有機(jī)二價(jià)官能團(tuán)，屬于電中性分子，是高度活潑的反應(yīng)中間體，其連接一個(gè)或多個(gè)吸電子基團(tuán)，從而使亞甲基上的氫變得活潑，在堿性條件下易于電離，且亞甲基通常是碳鏈的組成單元，由此可增加化合物的親脂性;而次甲基是一個(gè)和甲烷對應(yīng)的三價(jià)官能團(tuán)，其本身處在活化位或者電子分布處于容易激活取代的部位[23-24]。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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