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高分子材料表面改性是目前材料科學最活躍的領域之一,近年來,隨著等離子體技術的不斷發展,利用等離子體進行表面改性已成為研究的熱點。等離子體（plasma）是離子和電子群近似電中性的集合體,等離子體分為高溫等離子體和低溫等離子體。高分子材料表面改性通常用的是低溫等離子體。經過低溫等離子體處理的高分子材料表面發生多種物理和化學變化,例如產生刻蝕、形成致密的交聯層以及引入極性基團,使材料的親水性、粘結性、生物相容性等得到改善。同時低溫等離子處理只作用于高分子材料表面(通常為幾至幾十納米),不影響基體的性能。此外,低溫等離子體技術具有易操作、加工速度快、處理效果好、環境污染小、節能等優點,因此在高分子材料表面改性處理中得到廣泛的應用。

低溫等離子體表面處理在高分子材料改性中的應用

等離子體表面處理在高分子材料改性中的應用,主要表現在下述幾方面：

1、改變表面親疏水性

一般高分子材料經Ar，N2，CO，NH3，02，H2等氣體等離子體處理后接觸空氣會在表面引入一COOH、-C=0、一NH2、-OH等基團，增加其親水性。而經含氟單體如CF4，CH2F2等氣體等離子體處理則可氟化高分子材料表面增加其憎水性，通過等離子體表面處理可提高疏水性高分子材料表面對水的潤濕特性。但是，這種改變往往是暫時性的，經過一定時間己獲得的潤濕性將退化，原因是一般導入材料表面的極性基團尺寸小且量也少，為使表面自由能降低，引入表面的極性基團有向內部翻轉的傾向。

2、增加黏接性

等離子體處理能很容易在高分子材料表面引入自由基極性基團或活性種,它們或者與被粘合材料、粘合劑面形成化學鍵,或者增加了與被粘合材料、粘合劑之間的范德華力,達到改善粘接的目的。這種處理不受材料質地的限制,不破壞材料本體力學性能,遠遠優于一般的化學處理方法。

3、改善印染性能

等離子體表面處理一方面能增強被處理材料表面粗糙度,破壞其非晶區甚至晶區,使處理材料表面結構松散,微隙增大,增加了對印染油墨分子的可及區另一方面,表面引入的自由基極性基團,使處理表面易于以范德華力、氫鍵或化學鍵吸附染料油墨分子,從而改善材料的印染性能。

4、在微電子工業中的應用

等離子體技術在微電子工業領域中主要用作集成電路制備中硅片表面高分子覆層的刻蝕、去除改善聚合物電子元件表面電性能增加高分子絕緣膜與線路板的黏接性能等。

5、在生物醫用材料上的應用

等離子體處理高分子材料,有選擇地在表面引入新的基團,改變表面潤濕性、表面電位、表面能極性分量和色散分量以及表面微結構,可以達到改善高分子材料生物相容性的目的。并且等離子體具有優良的殺菌能力,這也是等離子體表面處理在醫學領域被重視的原因之一。這種殺菌效果不僅是等離子體中活性基團作用的結果,等離子體放射的紫外線也起著很大的作用。

低溫等離子體表面處理技術（Low temperature plasma surface treatment technology）具有良好的經濟效益和社會效益,已逐步滲透到了整個工業領域,也成為高分子材料表面改性研究熱點之一。