低溫等離子體放電可以產(chǎn)生具有活性的物質(zhì)，所以被廣泛用于改變材料特性的各個(gè)領(lǐng)域。而在對(duì)有機(jī)高分子材料的表面改性工藝中，等離子體在不改變材料基底也行的前提下，通過(guò)改變材料的表面層微結(jié)構(gòu)、表面層物理性質(zhì)以及表面層化學(xué)特性，在高性能材料、符合材料和材料等研究領(lǐng)域提供了新的解決方案。
在等離子體放電中，當(dāng)?shù)入x子體中電子能量與此鍵能相當(dāng)，則在等離子處理過(guò)程中電子對(duì)材料表面轟擊很可能使化學(xué)鍵產(chǎn)生斷裂或是與其發(fā)生刻燭作用。材料表面和外來(lái)的單體在等離子體作用下發(fā)生反應(yīng)，并且由于等離子相中電子、激發(fā)態(tài)原子分子、自由基、光子等粒子的存在，使得體系具有豐富的化學(xué)活性。
除了電子的轟擊外，等離子體的能量可通過(guò)光福射、中性分子流和離子流作用于材料表面。在等離子體系中的中性粒子將通過(guò)連續(xù)不斷地轟擊固體表面將能量轉(zhuǎn)移給高分子材料。這些中性粒子的能量具有四種形式：動(dòng)能、振動(dòng)能、離解能和激化能。動(dòng)能和振動(dòng)能只對(duì)高分子材料起加熱作用，而自由基離解能則通常是通過(guò)引起材料表面的各種化學(xué)反應(yīng)而得到消散的，也可與表面的自由基結(jié)合而使材料加熱。激化分子和原子是以與固體表面碰撞而達(dá)到消散的。這些亞穩(wěn)態(tài)分子和原子的能量通常大于材料的離解能，因而在碰撞過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生聚合物自由基，促使纖維表層產(chǎn)生刻燭、交換、接枝和共聚等反應(yīng)。此外，由于材料在處理過(guò)程中，等離子體中的分子、原子和離子滲入到材料表層，使材料表面的原子逸入等離子體中。這個(gè)過(guò)程可以達(dá)到常規(guī)方法難以達(dá)到的化學(xué)和物理改性效果，它使表面大分子鏈斷裂，呈微觀不平的粗糖狀態(tài)，為進(jìn)一步改性表面性質(zhì)創(chuàng)造條件；或在表面生成離子、自由基而改變材料表面的親水性、滲透性、導(dǎo)電性以及分子量等。另外，聚合物表面的結(jié)晶相和無(wú)定形相的比例也可能發(fā)生變化。
一般認(rèn)為，在經(jīng)過(guò)等離子體表面處理后，材料表面主要發(fā)生4種物理化學(xué)變化：
產(chǎn)生自由基：放點(diǎn)空間活性離子撞擊材料表面使表面分子化學(xué)鍵被打開(kāi)從而產(chǎn)生大分子自由基，使材料表面具有活性。
表面刻蝕：使材料表面變得粗糖，增加材料比表面積，是表面形貌發(fā)生變化。
表面交聯(lián)：將材料表面的自由基之間重新結(jié)合，形成一層致密的網(wǎng)狀交聯(lián)層。
引入極性基團(tuán)：表面的自由基與等離子體放電區(qū)間的氧、氮等活性粒子結(jié)合從而引入具有較強(qiáng)反應(yīng)活性的極性基團(tuán)。
這種物理化學(xué)變化的作用效果由材料基體性質(zhì)、等離子體氣相組成以及等離子體激勵(lì)源性質(zhì)共同決定。
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