Blog

Dec 13, 2023

Dategli il trattamento al plasma: forte adesione

Osaka University researchers bond polymers to glass and

I ricercatori dell’Università di Osaka legano i polimeri al vetro e al metallo utilizzando la chimica delle superfici anziché gli adesivi, aprendo le porte a un potenziale utilizzo nella produzione alimentare e nella medicina

Università di Osaka

immagine: fotografia di gruppi a tre strati di (a) PTFE/PDMS/Cu, (b) PTFE/PDMS/SUS430 e (c) PTFE/PDMS/vetro. Quando il foglio di PTFE o PDMS è stato scosso e scosso, non si è verificata alcuna desquamazione alle interfacce di PTFE/PDMS, PDMS/Cu, PDMS/SUS430 e PDMS/vetro. Ciò dimostra che il PDMS trattato con PJ potrebbe essere utilizzato come alternativa agli adesivi forti per far aderire i fluoropolimeri ad altri tipi di materiali.vedere di più

Credito: Università di Osaka

Osaka -I polimeri contenenti plastica sono essenziali nella vita moderna. Essendo leggeri, resistenti e non reattivi, una vasta gamma di tecnologie dipende da loro. Tuttavia, la maggior parte dei polimeri non aderisce naturalmente ad altri materiali, quindi necessitano di adesivi o trattamenti chimici corrosivi per essere attaccati ad altri materiali. Questo è un problema in settori come quello alimentare e farmaceutico, dove la contaminazione deve essere evitata a tutti i costi.

È urgentemente necessario un modo pulito per rendere adesivi i polimeri industriali. Ora, un team dell’Università di Osaka ha ottenuto proprio questo. Hanno sviluppato una serie di trattamenti al plasma per consentire alla gomma vulcanizzata e alla plastica PTFE (politetrafluoroetilene) di aderire tra loro o ad altri materiali. Il metodo attiva la chimica della superficie dei polimeri, come descritto in uno studio pubblicato su Scientific Reports.

"Se si spruzza il PTFE con un plasma di elio a 200 gradi, può aderire alla gomma non vulcanizzata: questa è una tecnica che abbiamo sviluppato in precedenza nel nostro laboratorio", afferma l'autore principale dello studio Yuji Ohkubo. "Ma la gomma vulcanizzata rappresenta una sfida più grande. Nel nostro ultimo studio, abbiamo personalizzato un nuovo trattamento al plasma per la gomma siliconica vulcanizzata, facendola aderire fortemente al PTFE per la prima volta."

Il silicone in questione era il PDMS (polidimetilsilossano), una resina molto conosciuta. Mentre la svolta decisiva nell’adesione del PTFE è stata il trattamento al plasma termoassistito, il trucco con il PDMS consiste nel bombardare la superficie con un getto di plasma, forzando il plasma di azoto/aria attraverso un piccolo foro. Il getto rompe i legami silicio-carbonio sulla superficie e li converte in silanolo (Si-OH).

Essendo più reattivi della superficie siliconica originale, questi gruppi silanolici possono legarsi al PTFE. Sotto alta pressione si formano legami idrogeno tra il silanolo e i gruppi funzionali contenenti ossigeno sul PTFE trattato. Forti legami covalenti (CO-Si, dove C proviene dal PTFE e Si dal silicone) uniscono ulteriormente i due polimeri, anche senza adesivo.

L'unione dei due materiali consente a ciascuno di godere dei vantaggi dell'altro: la resistenza chimica, la repellenza allo sporco e la capacità di scorrimento del PTFE e l'elasticità del silicone. Il PTFE opaco può anche essere sostituito dal PFA (perfluoroalcossi alcano) se è necessaria la trasparenza. E non è tutto: quando anche il retro del PDMS è sottoposto a getto di plasma, può legarsi al rame e persino al vetro. Come un nastro biadesivo estremamente resistente, questo sandwich a tre strati consente ai fluoropolimeri di aderire in modo pulito ad altri materiali utili.

"Il PDMS è ampiamente utilizzato in medicina, ad esempio nei chip microfluidici", spiega il coautore Katsuyoshi Endo. "Potrebbero esserci enormi vantaggi nel rendere sia il PTFE che il PDMS più versatili per le tecnologie mediche e alimentari attraverso l'adesione senza adesivi. In combinazione con l'assenza di qualsiasi necessità di sostanze chimiche volatili, speriamo che il nostro metodo allarghi gli orizzonti dei polimeri nell'alta tecnologia. "

###

L'articolo "Adesione senza adesivo tra fluoropolimeri trattati con plasma termoassistito (PTFE, PFA) e polidimetilsilossano (PDMS) trattato con getto di plasma e sua applicazione", è stato pubblicato in Scientific Reports presso DOI: https://doi. org/10.1038/s41598-018-36469-y.

Informazioni sull'Università di Osaka

L'Università di Osaka è stata fondata nel 1931 come una delle sette università imperiali del Giappone e ora si è espansa fino a diventare una delle principali università globali del Giappone. L'Università ha ora intrapreso la rivoluzione della ricerca aperta da una posizione come l'università più innovativa del Giappone e tra le istituzioni più innovative al mondo secondo Reuters 2015 Top 100 Innovative Universities e Nature Index Innovation 2017. La capacità dell'università di innovare dalla fase di la ricerca fondamentale attraverso la creazione di tecnologie utili con impatto economico deriva dal suo ampio spettro disciplinare.