使用低压蒸汽等离子体预处理是为了在涂覆前物理蚀刻纤维表面并对其进行化学活化。通过用高能粒子轰击织物，该工艺可在微纳级别增加表面粗糙度并引入活性官能团。这使得材料能够有效地与溶胶-凝胶涂层结合，确保高性能鞋类所需的极高耐用性。
这种预处理的真正价值在于其双重机制：它同时构建表面结构以实现物理排斥性，并对其进行化学处理以实现涂层附着力，从而在不影响织物结构完整性的情况下确保特定性能。
增强表面形貌
创建微纳粗糙度
蒸汽等离子体的首要物理作用是高能粒子轰击。该过程类似于对单个纤维进行微观喷砂。
它物理蚀刻表面，形成复杂的三维纹理。这种微纳粗糙度是实现超疏水性的关键先决条件，通常被称为“荷叶效应”。
保持结构完整性
至关重要的是，这种物理蚀刻仅限于纤维的表面层。
参考资料表明，该过程不会损坏织物的主体结构。这确保了在表面变得更粗糙以排斥水的同时，靴子的拉伸强度和耐用性保持不变。
优化化学附着力
引入活性官能团
仅有粗糙度通常不足以实现持久的涂层；涂层还必须在化学上附着。
等离子体处理通过引入活性官能团来改变表面化学性质。这些官能团改变了纤维的表面能，使其在化学上能够接受新材料。
固定涂层
这些官能团充当后续应用的固定点。
具体来说，它们允许溶胶-凝胶涂层牢固地粘附在织物上。如果没有这个“底漆”步骤，涂层在行走或弯曲的应力下可能会很快剥落或磨损。
实现协同效应
结合结构与化学
此过程的最终目标是协同效应。
它将新创建的三维粗糙结构与涂层中的低表面能改性剂结合起来。这种组合使织物比涂有相同材料的光滑纤维更能有效地排斥水。
超越标准防水性
结果是超疏水效应，其性能超越了标准的防水性。
这种性能水平创造了一个水珠立即弹开并滚落的屏障。这对于在恶劣潮湿环境中使用的高性能安全靴尤其理想。
理解权衡
精度与损伤
虽然该过程旨在保护主体结构，但它依赖于物理蚀刻。
这意味着需要精确控制等离子体的能量水平。如果轰击过于剧烈，理论上存在蚀刻过深的风险，这可能会削弱纤维表面。
依赖于表面的性能
超疏水性的有效性在很大程度上取决于粗糙度的稳定性。
如果微纳结构因严重磨损而被磨损，防水性可能会降低。等离子体处理会创建结构，但其寿命取决于后续涂层将该结构固定得有多好。
为您的目标做出正确选择
这项技术弥合了基本防水性和工业级保护之间的差距。
- 如果您的主要重点是耐用性：这种预处理至关重要，因为它提供了化学固定点，可防止涂层在弯曲和磨损过程中分层。
- 如果您的主要重点是极强的排斥性：关键优势在于微纳粗糙度，它最大限度地减少了水的接触角，并产生了超疏水“滚落”效应。
通过处理表面而不是主体材料，您可以在最大程度地保护的同时，最大限度地减少结构损伤。
总结表：
| 机制 | 执行的操作 | 对鞋类的益处 |
|---|---|---|
| 物理蚀刻 | 高能粒子轰击 | 为“荷叶效应”创建微纳粗糙度 |
| 化学活化 | 官能团的引入 | 为持久的溶胶-凝胶粘合提供固定点 |
| 表面改性 | 低压等离子体处理 | 增强排斥性而不损坏结构完整性 |
| 协同效应目标 | 结合结构与化学 | 确保在恶劣环境中实现极强的滚水效果 |
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参考文献
- Nurul Hidayah, Noreen Farzuhana Mohd Zulkifli. Sol-Gel Finishing for Protective Fabrics. DOI: 10.33263/briac133.283
本文还参考了以下技术资料 3515 知识库 .
