• 低溫等離子處理引入官能團


    自20世紀70年代以來(lái)，等離子體處理已成為一種廣受關(guān)注的有效的表面蝕刻或引入官能團的方法，其優(yōu)勢是可以在不改變整體特性的情況下調節材料的表面特性，可以靈活選擇目標官能團，大大減少了處理時(shí)間，操作簡(jiǎn)便、環(huán)保。

    低溫等離子體在改性中的作用主要分為以下三個(gè)方面：對材料表面的刻蝕作用，交聯(lián)的產(chǎn)生，官能團的引入。

    官能團的引入


    放電氣體為活潑氣體，材料表面先被活化，活性粒子與表面發(fā)生復雜的化學(xué)反應引入特定的官能團，如羥基-OH，氨基-NH2，羧基-COOH，酞胺基-CONH等。
    等離子體處理引入官能團
    等離子體處理引入官能團

    低溫等離子體表面處理


    低溫等離子體處理材料表面時(shí)產(chǎn)生高能粒子和光輻射轟擊材料表面，對材料表面產(chǎn)生刻蝕作用的同時(shí)使化學(xué)鍵發(fā)生斷裂生成自由基，這些自由基之間會(huì )發(fā)生相互交聯(lián)作用并重新鍵合成網(wǎng)狀結構，從而改善材料表面性能。低溫等離子體表面處理主要使用的是非聚合性的無(wú)機氣體，包括反應氣體和非反應氣體。非反應氣體主要包括He、Ar等惰性氣體。反應氣體主要包括O2、N2、CO2、CO、H20、NH3、SO2等無(wú)機氣體或易揮發(fā)的無(wú)機化合物。
    低氣壓等離子體處理設備改性材料示意圖
    低氣壓等離子體處理設備改性材料示意圖

    非反應氣體等離子表面處理
    非反應氣體處理材料時(shí)氣體本身不會(huì )進(jìn)入材料表面參與反應，而是被電離成等離子體后以粒子的形式轟擊材料表面，對材料表面進(jìn)行刻蝕以提高其表面能，被活化的材料表面產(chǎn)生了許多自由基，自由基之間交聯(lián)形成網(wǎng)狀結構改變了材料性能。

    反應氣體等離子表面處理
    低溫等離子體表面處理法中反應氣體對材料的改性效果顯著(zhù)，宏觀(guān)上可以提高材料的表面潤濕性、粗糙度、黏結強度等，微觀(guān)上可以提高細胞的蛋白吸附、細胞附著(zhù)、細胞增殖和分化等。運用低溫等離子體反應氣體處理材料表面時(shí)不僅對材料表面有刻蝕作用，電離的氣體還會(huì )與材料表面分子鍵結合引入-COOH、-SO3、-NH2、-OH等活性基團，從而改善材料性能。

    例如氧等離子體處理可以在材料表面引入含氧官能團
    氧等離子體處理能增加材料表面含氧官能團的數量，O-H、C=O和C-O等含氧極性官能團的增加，這有利于提高材料表面的親水性能，進(jìn)而使材料的潤濕性提高，從而對后續無(wú)論是粘接還是印刷鍍膜等工藝都有很大提升。
    氧等離子體處理
    材料經(jīng)過(guò)氧等離子體處理后變化示意圖

    低溫等離子體處理利用氧、氮、四氟化碳等氣體在材料表面引入含氧、氮、氟官能團的方式，一方面可以改變材料的表面化學(xué)性質(zhì)，另一方面又能重塑材料的表面物理結構，展現出了該技術(shù)獨有的優(yōu)勢。
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