等離子體技術實現聚合物表面改性-【東信高科】

等離子體

對聚合物、含氟聚合物和其他物料材質的表面改性，可以透過以下四種途徑實現，這四種途徑是消融、交聯、活化和沉積。

大氣等離子清洗機處理聚合物

消融是由於高能粒子轟擊聚合物表面使弱共價鍵斷裂的過程。這個過程只會影響暴露在等離子體中的襯底表面最外面的分子層，這些外面的分子層與等離子體反應生成氣化產物後被抽走。一般情況下，表面的化學汙染物通常都是由弱C—H鍵組成，所以等離子體處理可以去除這些汙染物。例如，油膜或注塑新增劑等有機物形成均勻潔淨並具活性的聚合物表面。

交聯是在聚合物分子鏈之間建立了化學連結。惰性氣體等離子體可用來交聯聚合物，形成耐磨損或耐化學腐蝕性的更堅固表面。醫療裝置包括醫用導管、臨床儀器和隱形眼鏡等，都得益於等離子體引發的交聯反應。這種化學反應也可以用氟或氧原子代替聚合物表面部分的氫原子。氬氣或氦氣等惰性氣體，由於其化學性質為惰性，所以它們不會與表面結合或發生表面化學反應，相反，他們會透過傳遞能量打斷聚合物鏈中的化學鍵，被打斷的聚合物鏈生成了能與其活性部分重組的“懸空鍵”，從而形成明顯的分子重組和交聯。聚合物表面生成的“懸空鍵”很容易發生嫁接反應，這種技術工藝已經應用到了生物醫學技術中。

啟用是等離子體化學基團替換表面聚合物基團的過程。等離子體把聚合物中的弱鍵打斷，並用等離子體中高活性羰基、羧基、和羥基將其替換；此外，等離子體還可以用氨基或其他功能基團來啟用，結合到表面內的化學基團的型別將決定基底材料效能的最終變化，而表面上的活性基團改變表面性質，如潤溼性、黏著性等。

等離子體聚合

是一個把許多稱為單體的可交聯小分子結合成大分子的過程。聚合過程涵蓋了許多種氣體參與的反應，形成揮發性的聚合物薄膜。在氣相中或材料表面上的單體會被分解和啟用並形成新的分子活性基團遷移到表面，在那裡吸附並脫離氣相。每個吸附都代表了一個沉積的過程。被吸附的分子隨後在表面進行離子或自由基聚合交聯，形成一層薄膜。在薄膜形成的過程中，新形成的表面原子和分子會受到來自氣相基團的轟擊和等離子體中的電磁輻射。經典的聚合物具有活性結構，如允許互相鍵合的雙鍵等。甲基丙烯酸甲酯的雙鍵為聚甲基丙烯酸甲酯的形成提供了位點，這是在等離子體處理條件下可聚合分子形成聚合物的一個眾所周知的例子。

等離子體技術手段也可以是採用傳統化學方法通常不能聚合的材料形成聚合物。等離子體能夠將缺乏鍵合位點的氣體分子分解成新的、具有活性的組分，這些組分隨後就可能發生聚合。脂肪質和芳族聚合物在等離子體中沉積形成薄膜時，所有飽和或不飽和的單體，甚至常規聚合技術中抗聚合的單體，都能被聚合。由於等離子體聚合過程是一個複雜的物理和化學過程，它對等離子體過程引數有較強的依賴性，因此在沉積過程中可以透過控制等離子體引數實現對生成薄膜性質的控制，使之具有不同特徵。例如，在基底表面生成黏附性很好的薄膜或得到很好的薄膜表面強度。