氧等离子体处理提高亲水性原理

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：2024-03-14

等离子体（Plasma）是区别于固态、液态以及气态之外的另一种物质存在形式，称之为物质的第四态。主要由带电的正粒子、负粒子（包括正离子、负离子、电子、自由基和各种活性基团等）组成的集合体，其中正离子和负离子（电子）的数目相等，因此，又被称为等离子体。等离子体区别于其它三态，体现在其本身包含带电粒子和在较高的温度下，原子、分子被电离或者处于激发态的中性自由基被解离成带电的阴、阳粒子，在外力作用下带电粒子的自由移动产生了电流，所以等离子体在外场作用下具有类似金属的导电性能—导电流体。等离子体中存在大量的带电粒子，因此等离子体的化学性质比较活泼，在一定程度上能够促进化学反应。

首先，由于氧气本身作为一种活泼气体，常温常压下，可以与多种物质发生反应，那么在等离子体状态下，存在更多的活性基团与自由基，这在等离子体处理中有更大的应用前景。

氧等离子体处理提高亲水性原理

氧是等离子体处理中最常用的反应性气体，高聚物材料在反应性氧等离子体作用下，材料表面结构发生变化，而且由于氧的化学活性，可直接结合到大分子上，从而改变了高聚物材料的化学组分，高聚物材料在含氧等离子体作用下发生氧化反应如下:
与原子氧反应：RH+2O·→R·+H+O2
R1R2+O·→R1·+R2O
RH+O·→R·+OH
与分子氧反应 R·+O2→ROO·
与过氧化自由基反应 ROO·+R^、H→ROOH+R^、·
等离子体表面氧化反应与通常的热氧化反应不同,它在反应过程中生成大量的自由基,并借助于自由基进行连锁反应,这样的连锁反应不仅引入了大量的含氧基团,如羧基、羟基等，羟基是一种亲水性基团，因此可以改变材料表面的亲水性能。而且由于氧对材料表面的氧化分解起到了刻蚀的作用。此外CO2,CO,H2O,及其他含氧的气体在等离子体状态下也可分解为原子氧,同样具有氧等离子体的作用。

综上所述氧等离子体处理亲水原理可以认为是受两个因素的双重影响：（1）氧等离子体对材料表面的蚀刻效应造成了材料表面形貌在纳米尺度的改变；（2）氧等离子体处理后在材料表面引入了新的基团，例如-OH、-COOH等亲水基团。需注意的是通过氧等离子体轰击进行的亲水处理一般具有时效性。