近年來(lái)，低溫等離子體表面處理技術(shù)在聚合物高分子材料表面改性方面受到廣泛應(yīng)用。這主要由于該技術(shù)是一種清潔且高效節(jié)能的新型材料表面改性技術(shù)，順應(yīng)了低碳經(jīng)濟(jì)的時(shí)代要求。另外，該技術(shù)在改善材料表面性能的同時(shí)，具有可保持本體性能的特色。低溫等離子體技術(shù)通過(guò)表面刻蝕、產(chǎn)生交聯(lián)結(jié)構(gòu)以及引入特定的官能團(tuán)等方式對(duì)聚合物材料表面進(jìn)行改性，達(dá)到改善材料表面性能(如親水性、黏合性、染色性、生物相容性等)的目的，因此，低溫等離子體表面處理技術(shù)在聚合物材料表面改性方面具有廣闊的應(yīng)用前景。
等離子體表面改性原理
有關(guān)研究表明，在等離子體改性高分子聚合物材料的過(guò)程中，主要是利用等離子體中的電子、離子和自由基等高能粒子沖擊材料表面時(shí)傳遞的能量高于構(gòu)成分子的原子間化學(xué)鍵(如C—H、C—C、C—F等)的鍵能，打開(kāi)材料表面分子的化學(xué)鍵，改變材料表面的化學(xué)組成和性質(zhì)。等離子體作用于材料表面的過(guò)程中同時(shí)存在2種反應(yīng):1)材料表面由于受到等離子體中電子和離子的作用，導(dǎo)致部分化學(xué)鍵發(fā)生斷裂，生成低分子質(zhì)量物質(zhì)的概率增多，材料表面產(chǎn)生刻蝕作用，刻蝕效果隨等離子體處理效率的提高呈指數(shù)形式增加;2)等離子體中自由基沖擊材料表面時(shí)，可在材料表面生成大量的活潑自由基。這些鏈自由基與體系中的其他游離自由基結(jié)合時(shí)，可在材料表面植入不同種類(lèi)的原子或官能團(tuán);與相鄰鏈自由基相結(jié)合，可生成交聯(lián)結(jié)構(gòu);暴露于空氣中時(shí)，可快速與空氣中的氧氣反應(yīng)，大部分可轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄬?duì)穩(wěn)定的過(guò)氧基團(tuán)。有研究表明，材料表面引入極性基團(tuán)數(shù)目越多，材料的表面能越高，潤(rùn)濕性越好，材料表面的水接觸角越小。
高分子聚合物等離子表面處理的時(shí)效性
高分子聚合物在進(jìn)行等離子體表面改性過(guò)程中，材料表面受到等離子體流的物理和化學(xué)蝕刻后表面粗糙度得到提高，并且引入了極性基團(tuán)。改性后的材料在保存過(guò)程中，表面引入的極性基團(tuán)由于數(shù)量較少，體積也較小，為了保持表面能，這些極性基團(tuán)呈現(xiàn)從材料表面向內(nèi)部翻轉(zhuǎn)、重排的趨勢(shì);同時(shí)，材料表面原有的大分子鏈在等離子體作用下發(fā)生斷裂后也進(jìn)行重排，這就導(dǎo)致了改性后的材料在貯存過(guò)程中親水性下降，表面極性基團(tuán)含量下降等時(shí)效性現(xiàn)象。時(shí)效性現(xiàn)象在等離子體改性過(guò)程中是不可避免的。
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