一、表面能的概念

物體表面都有表面能存在，每一種材料都不一樣，表面能的單位是達因，達因值越大，表面能越高，數值越低，達因值越低，一般的塗覆和粘接，造成結合力不良的原因就是表面能低（表面乾淨的前提下），大概的達因值只有10-30這個區間，這種表面能的條件下是不適合做粘接和塗覆的，只有達因值高於四五十以上才比較適合做粘接和塗覆；

反映和測量物體表面能的方式有兩種：

1、使用達因筆測量，達因筆和油性筆差不多，是直接畫在物體工件表面的一種液體，每一個達因值對應了一只達因筆，達因筆就是按照型號來區分的，如果使用40號達因筆劃，畫上的痕跡很快收縮變形，那麼表面能肯定低於40，我們根據收縮的快慢來權衡，如果收縮的快，我們就再用30號的測試，再看效果，如果30號的在1分鐘內不收縮，很均勻的平坦開來，那麼表面能肯定大於30達因，我們如果要測試很准，可以再用33號，32號來測試，因為我們在處理產品的時候可能需要的就是達因值超過某個值就可以，所以我們要求達因值要超過60達因，那麼直接處理後使用60達因的來測試；

2、比較簡單的達因測試是測量滴水角，水的達因值是72，那麼如果物體表面能超過70以上，那麼用水來測量的話，滴水角一般小於10度，對水的浸潤性會非常好。

二、影響表面塗覆和粘接效果有兩方面因素

1、工件本身的特性，主要以表面能來反應，材料表面能越低，塗覆的效果和粘接越差；

2、膠水和油墨等塗層的性質決定；比如膠水，有環氧膠系的膠水、有丙烯酸膠系的膠水、那麼每一種膠水都有自身的一種分子結構，化學基團和化學鍵組成，每一種膠水在粘接的過程中和材料既然能粘接那麼牢固，也是在和工件表面發生一些列的反應，由以化學反應為主，在粘接、附著的化學反應的同時，就存在很複雜的化學反應，例如：化學鍵的重組，基團的結合、鍵合、交聯、替代等反應；所以在粘接和塗覆的過程中，塗覆材料的化學性質是否和工件有相吸或者相互親和的作用很重要，如果我們的膠水或者塗層材料和工件本身相互排斥，那麼無論我們的表面能怎麼高都是不能起作用的，當然這種情況也比較多，有時候我們用氧等離子體處理的工件，由於工件表面多了很多氧自由基，有這麼ABC三款膠水，膠水本身的性質決定了可能A膠水比較喜歡和親和氧自由基，B和C不親和氧自由基，反而親和氫自由基，那麼肯定A的粘接會比較好，而B和C就會比較差，如果用氫等離子體處理工件，那麼B和C的粘接可能會比較好，而A就會比較差，這也就是我們為什麼用不同的等離子氣氛來處理工件，從而達到不同的效果；

三、材料分類

表面能是由於材料本身的分子結構和特性決定；

材料的分類：分為有極性材料和無極性材料，有極性材料又稱有極材料，多為有機化合物，我們日常接觸的所有的高分子化合物都是有極性的材料；極性的強弱就是材料的親水性、浸潤性；具體的就是我們所說的表面能，極性強就是親水性好、浸潤性好、表面能高，40，甚至70達因以上，所以粘接和塗覆效果就比較好，反之，極性差就是親水性、浸潤性差，表面能低，10-20達因，也就是我們說的材料的惰性很強，表面能低，不適合做塗覆和粘接；

無極性材料又稱無極材料，比如陶瓷、純二氧化矽玻璃等大多數以無機鹽類的化學成分為主，他們分子結構穩定，不會帶有化學鍵和自由電荷，表面能低，親水性和浸潤性差，在塗覆和粘接的時候特別困難，需要特殊的材料或者膠水；

 四、等離子處理的由來和原理

既然材料的分類和表面能我們都知道了，那麼怎麼能把物體工件的表面能提高呢，表面能高就適合塗覆粘接，表面能低就不適合粘接和塗覆，那麼推理只要把物體工件的表面能提高，就可以適合塗覆和粘接，所以就有了等離子體表面處理工藝，他能將一些自由基團、自由電荷、功能團等通過等離子體的方式在工件表面生成，從而讓物體工件表面能升高，達因值增大，適合粘接和塗覆；

比如我們通入真空室內的是氧氣，那麼氧氣經過電離生成的氧等離子體就是由氧原子、氧離子、電子、中子、質子等比較複雜的微觀離子組成，並且在處理的過程中，這些帶電的粒子受到電場力的影響會做加速減速運動，運動不規則，因為我們電場的方向在變化，受力的方向也在不斷變化，那麼處理的過程就會有加速、減速、碰撞、吸收等很多粒子運動形式，物體工件都是有CHON等元素組成，碳鏈的鏈狀結構暴漏在最外層的也會被這些加速的粒子通過碰撞，反應等參與進來，有新的基團生成，有化學鍵的破壞和重組，那麼這時候工件表面的最外層分子級別的層面就被氧等離子體處理了，處理後的工件表面就會由原來的極性差，變為極性好，自由基多，自由電荷多，表面能就得意提升很大，就適合粘接和塗覆；

五、等離子體處理的功能和作用

等離子體處理有三個方面的作用，每個作用都有特定的用途：

1：清潔；

2：活化；

3：凹蝕；

在我們使用等離子體處理工件的同時，三種作用都在發生，那麼我們最需要的是哪一種，哪一種最為主要，是我們要考慮的；

1：清潔；

可能有些工件表面本來很髒，比如注塑件表面的脫模劑，玻璃表面的殘膠等，有時候脫模劑肉眼無法觀察到，但的確存在，那麼這時候就需要我們進行等離子處理把污染物清除掉，讓工件表面就是其本身，這就是清潔；清潔的方式有兩種：一種是化學反應，比如高分子的CHO的化合物，我們使用氧氣的等離子體，O+C=CO+CO2，O+2H=H2O等這些反應生產氣象的物質被真空泵帶走，第二種是物理撞擊，粒子在受電場力的支配下有一定的動能和能量，告訴撞擊工件表面，有些小顆粒可能就會被清除掉；但是粒子很小，小到我們無法想像，所以他只能撞下比他還要小的東西，所以都是氣象的東西，不會對工件表面造成傷害；

2：活化；

上面講到了活化的主要原理，那麼每一種膠系和塗料塗層都有其喜歡的基團，比如膠水中丙烯酸的膠系就帶有羧基基團，它對羧基比較有親和作用，假使我們有兩種塗料：A 和B，A比較喜歡羥基，那麼我們把物體表面經過等離子處理讓羥基得以在工件表面存在，這時候我們將A材料塗敷在工件表面時，結合力很好；如果我們將處理過的工件同時用B塗料塗覆，有可能塗覆的效果就不好，容易脫落；所以活化的概念是引入對應的官能團、基團、化學鍵（如正電荷或者負電荷）等，所以處理我們處理工藝外，還有塗覆的材料也有關系；比如有些工件再塗覆時，我們用氧氣處理的效果好，用氬氣處理的效果就不好，就是這個原理；

3：凹蝕；

兩個物體接觸時，都有一個表面積，兩點間的距離直線最近，兩個物體接觸時如果兩個都很光滑，那麼接觸面就是最小的，如果兩個物體都很粗糙，形成山體形貌，那麼這兩個物體接觸緊密時，他們的接觸面將大大增大，所以我們的凹蝕就是以這個原理為基礎，比如我們有時候在粘接和塗覆前有些工藝有打毛的一道工序，就是如此，只不過我們等離子表面處理就是講凹蝕量做到最細微，他的形貌是分子級別的凹蝕，肉眼無法觀察，所以我們是看不出工件表面是否受損，如果進行SEM電子顯微鏡的掃描，就看到他們的處理效果；

六、等離子體處理的特點

一般情況下的等離子處理都會有三種處理效果同時存在，相互影響；只是我們根據通入氣氛和工件的不同，三種處理效果中有一種會佔據絕對的主導，其他的為輔助；

由於有機材料千差萬別，有些就算是純的材料裏面還分為不同的標號，根據摻入物質的量不一樣化學特性也不同，很多也摻入一些玻璃纖維、陶瓷粉、廢料、底料等，所以這樣就導致材料的特性發生很大變化，所以這時候等離子的具體工藝就有待實驗，有時候我們使用N氣處理效果很好，稍微在材料裏面摻入新的混合填充劑，那麼可能N氣的處理效果就不好了，可能就要換做其他氣氛來處理；

另外等離子處理有一定的時效性，當班處理當班使用，因為工件表面的電荷，自由基都是有極性的，和空氣當中的游離粒子很可能發生反應，彼此抵消，消融，所以等離子體處理是有時效性的，具體時效性的長短也是根據材料不同而不同，同樣的PE，PS，由於標號不同，比較好處理的PE，放置半年，效果還很好，改性的PE則只能放置1天，第二天效果就很差了，需要再次處理以便達到需求的效果；

所以對於貴司提供的材料的種類和對應處理的參數和時效性都是不能確定的，我們只能大體的提供一個可參考的參數和時效性，具體的需要現場試驗以驗證；