毋需使用黏合劑或藥品即可高速牢固黏合矽橡膠之技術

 

刊登日期:2022/2/15
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日本SUNLINE公司開發了一項毋需使用黏合劑即可高速且牢固地對難接著性素材進行接合之技術,可望應用於醫療保健領域、穿戴式設備用導電性矽橡膠等用途。新技術應用了大氣壓電漿處理(Atmospheric Pressure Plasma Processing)方法,利用大氣壓電漿對難接著性素材的矽橡膠進行照射,將其表面予以改質之後,僅需將照射面相互貼合,矽橡膠就可在瞬間相互黏著。貼合後毋需加熱或加壓,只須將其放置於常溫、常壓大氣中即可牢固地黏合。由於不使用黏合劑,因此是一項毋需熱處理且高安全性、對環境友善的的脫碳製程。

矽橡膠具有優異的耐藥品性、非黏著性,但難以黏附接著,因此一般在矽橡膠與黏著劑相互黏合的前提下,會預先進行黏著表面的化學藥品塗佈,或藉由火焰處理將微粒子燒附上去等前處理。然而黏著劑需要時間硬化,或是須透過加熱加速硬化,黏著劑本身的硬度或耐藥品性等特性也因此會直接影響製品的特性,進而促成SUNLINE開發了新技術。

SUNLINE依據剛性黏著物的拉伸剪切黏合強度試驗方法(JIS K 6850(1999)),利用大氣壓電漿處理一段時間,並對10×100×1.0 mm矽橡膠實驗材料的黏合強度進行調查,確認拉伸剪切黏合強度在25 N/cm2以上,接著面也未產生剝離,而材料已破壞斷裂(試驗速度300 mm/min)。

實驗結果顯示,僅使用特定的氣體,矽橡膠就可以在1秒或更短的時間內接著。而將在一定條件下經過大氣壓電漿處理的矽橡膠黏合在一起時,雖然黏合強度提高到足以破壞材料,但很難僅利用來自於分子間作用力的黏合力,可見是化學鍵合形成強固結合的結果。此外,為了使矽橡膠彼此化學鍵合,必須在矽橡膠的黏合表面上形成官能基,由此可知在經過大氣壓電漿處理的表面上形成了官能團。當將0.1 w/v%溴酚藍/乙醇(50)溶液滴在經過大氣壓電漿處理的矽橡膠表面時,顏色由棕色變為藍色。此項結果顯示,在特定條件下透過大氣壓電漿處理將可在矽橡膠的表面處理成帶有官能基。

SUNLINE也進一步利用電子顯微鏡對經過大氣壓電漿處理的表面進行觀察,並與未利用大氣壓電漿處理的矽橡膠進行比較,並未觀察到表面差異。由此可知新技術有別於既有強化黏合強度的矽橡膠表面粗糙化方法,可在不損壞矽橡膠的狀態下實現強固的黏合性。由於僅在照射部分形成化學鍵合,因此可以透過部分照射電漿的方式,選擇性地進行表面改質,故可望在矽橡膠表面以可控的方式賦予反應活性。


資料來源: https://plasma.sunline.co.jp/case/611/
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