低温等离子体处理对高分子材料表面改性的方法

文章出处：等离子清洗机厂家 | 深圳纳恩科技有限公司| 发表时间：2022-09-11

高分子材料的等离子体表面处理通常采用辉光放电低温等离子体,由相互作用引起的表面原子层的变化不超过几个原子层,因而不会破坏或改变材料的体相性质。利用Ar、N2、O2、H2O、CF4等气体的低气压辉光放电等离子体进行表面反应,参与表面反应的有激发态的原子和分子、自由基和离子,也包括等离子体辐射紫外光的作用,通过表面反应可在材料表面引入特定的宫能团,产生表面侵蚀,形成交联结构层或生成表面自由基,往往是某种作用为主,几种作用并存。

低温等离子体表面刻蚀：将高分子材料放入放电区,利用非反应性气体的低温等离子体与之作用,使高分子材料表面变粗糙,并引入活性基团。但这些变化往往是不稳定的,随时间的推移而减弱。这种不稳定性的原因可能是多方面的,如极性基团和周围杂质反应失去活性,活性基团之间反应形成稳定网状结构,极性基团的转移等。

低温等离子体化学气相沉积（PVCD）：将沉积物等离子体化后沉积于材料基底上,键合交联成网,形成功能膜。低温等离子体处理材料过程中,刻蚀和沉积往往是同时存在的,谁占优势与气体和基体的化学性质有关。高分子材料表面改性时有机膜常作为基体的覆盖层,赋予基体耐磨、耐腐蚀或导电性能。相对其他传统沉膜方法有如下优点：①产品属干膜,具有无气孔的特点,改性有机膜能与材料基体强力结合；②由于低温等离子体中气体分子的离解是非选择性的,以至于生成相成分与常规化学气相沉积不同,这些薄膜是高度交联、高密度、无孔洞、非晶态晶态的,具有独特的物理化学性能,沉膜程序为材料基底表面溅射清污、材料基底表面活化,膜的沉积,有时还需要对薄膜进行后处理；③具有物理气相沉积的低温特点,电热分离性好④具有化学气相沉积的良好绕镀性。

低温等离子体表面接枝改性：稳定性问题低温等离子体刻蚀所面临的主要问题。目前普遍认为接枝是解决这一问题的有效手段,表面接枝是一种赋予表面以新的功能的处理技术。也就是将具有特定性能的单体接枝于被低温等离子体活化了的高分子材料表面,使其拥有相应的功能。一般工序有四种：
①气相接枝：低温等离子体活化高分子材料表面,然后使高分子材料与气相单体接枝聚合。
②有氧接枝：高分子材料低温等离子体处理后置于大气中氧化,再接枝。
③无氧液相接枝：高分子材料先用低温等离子体处理,然后进行液态单体接枝。
④一步接枝：高分子材料在单体溶液中浸泡,然后用低温等离子体处理,活化和单体接枝于高分子材料表面同时进行。