Plastik içeren polimerler modern yaşamda çok önemlidir. Hafif, güçlü ve tepkisiz olmaları nedeniyle çok çeşitli teknolojiler onlara bağlıdır. Bununla birlikte, çoğu polimer diğer malzemelere doğal olarak yapışmaz, bu nedenle diğer malzemelere bağlanmak için yapıştırıcılara veya aşındırıcı kimyasal işlemlere ihtiyaç duyarlar.
Bu, her ne pahasına olursa olsun kontaminasyondan kaçınılması gereken gıda ve ilaç gibi
alanlarda bir sorundur. Endüstriyel
polimer yapıştırıcısı yapmak için temiz bir yola acilen ihtiyaç var.
Artık, Osaka Üniversitesi’ndeki bir ekip tam da bunu başardı. Araştırmacılar, vulkanize kauçuğun ve plastik PTFE’nin (politetrafloroetilen) birbirine veya diğer malzemelere yapışmasını sağlamak için bir dizi plazma işlemi geliştirdiler.
Scientific Reports’taki bir çalışmada açıklandığı gibi yöntem, polimerlerin yüzey kimyasını harekete geçirir.
Çalışmanın başyazarı Yuji Ohkubo, “PTFE’yi bir plazma helyumla 200 derecede püskürtürseniz, vulkanize edilmemiş kauçuğa yapışabilir - bu, daha önce laboratuvarımızda
geliştirdiğimiz bir tekniktir” diyor. “Ancak vulkanize kauçuk daha büyük bir meydan okuma sunuyor.
En son çalışmamızda, vulkanize silikon kauçuğun PTFE’ye ilk kez güçlü bir şekilde yapışmasını sağlayan yeni bir plazma işlemi özelleştirdik” dedi.
Söz konusu silikon, iyi bilinen bir reçine olan PDMS’dir (polidimetilsiloksan). PTFE yapışmasındaki en önemli gelişme, ısı destekli plazma işlemiyken, PDMS’nin hüneri, nitrojen/hava plazmasını küçük bir delikten zorlayarak yüzeyi bir plazma jeti ile bombalamaktır.
Jet, yüzeydeki silikon-karbon bağlarını kırar ve bunları silanole (Si-OH) dönüştürür. Orijinal silikon yüzeyden daha reaktif olan bu silanol grupları PTFE ile bağlanabilir. Yüksek basınç altında, silanol ile işlenmiş PTFE üzerindeki oksijen içeren fonksiyonel gruplar arasında hidrojen bağları oluşur.
Güçlü kovalent bağlar (C–O–Si, burada C PTFE’den ve Si silikondan gelir), yapıştırıcı olmadan bile iki polimeri birbirine bağlar.
İki malzemeyi birleştirmek, her birinin diğerinin avantajlarından yararlanmasına olanak tanır, yani PTFE’nin kimyasal direnci, kir tutmazlığı ve kayabilirliği ve silikonun esnekliği. Opak PTFE, şeffaflık gerekirse PFA (perfloroalkoksi alkan) ile de değiştirilebilir.
Ve hepsi bunlarla da sınırlı değil - PDMS’nin arka tarafı da plazma püskürtmeli olduğunda bakıra ve hatta cama yapışabilir. Son derece güçlü bir çift taraflı bant gibi, bu üç katmanlı sandviç, floropolimerlerin diğer kullanışlı malzemelere temiz bir şekilde yapışmasını sağlar.
Ortak yazar Katsuyoshi Endo, “PDMS tıpta yaygın olarak kullanılmaktadır, örneğin mikroakışkan çiplerde” diye açıkladı.
“Yapıştırıcı içermeyen yapışma yoluyla hem PTFE hem de PDMS’yi tıbbi ve gıda teknolojileri
için daha çok yönlü hale getirmenin büyük faydaları olabilir.
Uçucu kimyasallara ihtiyaç olmamasıyla birleştiğinde, yöntemimizin yüksek teknolojideki polimerlerin ufkunu genişleteceğini umuyoruz.”
[caption id="attachment_143974" align="aligncenter" width="364"]
Şekil 1. (a) PTFE/PDMS/Cu, (b) PTFE/PDMS/SUS430 ve (c) PTFE/PDMS/camın üç katmanlı montajlarının fotoğrafı. PTFE veya PDMS levhası sarsıldığında ve çalkalandığında, PTFE/PDMS, PDMS/Cu, PDMS/SUS430 ve PDMS/cam arayüzlerinde soyulma olmadı. Bu, PJ ile işlenmiş PDMS’nin, floropolimerleri diğer malzeme türlerine yapıştırmak için güçlü yapıştırıcılara alternatif
olarak kullanılabileceğini göstermektedir. (Kaynak:Osaka Üniversitesi)[/caption]
[caption id="attachment_143975" align="aligncenter" width="413"]
Şekil 2. PTFE/PDMS (adım 1-3) gibi iki katmanlı bir montaj ve PTFE/PDMS/ Cu (adım 1-6) gibi üç katmanlı bir montaj için hazırlık prosedürü. PFA/ PDMS, PFA/PDMS/cam, PTFE/PDMS/cam ve PTFE/PDMS/SUS430 düzenekleri aynı şekilde hazırlandı. (Kaynak: Osaka Üniversitesi)[/caption]
Kaynak
More information: The article, “Adhesive-free adhesion between heat-assisted plasma-treated fluoropolymers (PTFE, PFA) and plasma-jet-treated polydimethylsiloxane (PDMS) and its application,” was published in Scientific Reports at DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-018-36469-y . /
https://resou.osakau.ac.jp/en/research/2018/20181225_1
