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等離子體羥基化

等離子體是由電離了的氣體組成，主要包括電子、離子、分子、中性基團等氣體團，總體上呈現(xiàn)電中性，稱為物質的“第四態(tài)”。等離子體在宇宙中廣泛存在，如太陽等恒星、極光、閃電等中;由于地球上溫度低，故天然等離子體在地球上很難穩(wěn)定存在，常使用人工氣體放電方法產(chǎn)生穩(wěn)定可控的低溫等離子體，常用的氣體放電方法有輝光放電、介質阻擋放電、電暈放電、射流放電等。低溫等離子體具有大量高能活性粒子，可以使反應物分子產(chǎn)生激發(fā)、電離或斷鍵，在材料表面產(chǎn)生刻蝕、交聯(lián)或聚合等一系列的理化反應，在材料表面改性方面具有良好的應用前景。

羥基化方法

表面羥基化是指向樣品表面引入-OH的反應，羥基化處理可使襯底表面活性增加，親水性增強。襯底表面羥基化的方法分為干法和濕法兩類。

1）干法羥基化
干法羥基化技術（等離子體羥基化）是通過一些氣體對樣品表面進行等離子體處理，包括H2O、O2、O2/O3、O2/H2O2、空氣等，這樣可以使樣品表面產(chǎn)生一些提升其親水性的含氧官能團，例如羥基。等離子清洗機屬于干式清洗，它的工作模式是利用一些活性粒子去除樣品表面的無機污染物、弱鍵、典型-CH基有機污染物和氧化物。整個過程耗費時間較短，效率較高，能在去除樣品表面污染物的同時提升表面親水性能，且不會產(chǎn)生工業(yè)廢料，較為環(huán)保，操作起來較為安全。最重要的是這種方法僅在樣品表面數(shù)量級非常小的厚度范圍內發(fā)生反應，不會損害樣品內部，且處理過程在整個表面都比較均勻。

高分子聚合物等離子體羥基化改性反應過程示意圖

2）濕法羥基化
濕法技術采用的是化學試劑。一般濃度較高的酸堿溶液都具有強烈的腐蝕性，它們可以溶解和腐蝕掉襯底表面的有機物和金屬雜質，離解出襯底表面的Na+、K+、Ca2+等陽離子，同時使表面鍵合斷鍵成為Si-OH基團。常被用做羥基化的堿性溶液有氫氧化鈉溶液、氨水雙氧水溶液等。而提到做羥基化處理的酸性溶液，食人魚溶液常常被作為首選，它是濃硫酸(95%-98%)與過氧化氫(30%)的混合產(chǎn)物，比例較為多樣，一般為3:1(V:V)、7:3(V:V)等。

食人魚溶液也是濕法羥基化處理中最常用的一種試劑，它可以在樣品表面的污染物去除的同時，將樣品表面羥基化。而食人魚之所以能夠在將樣品清洗得極為徹底的同時，還能使樣品羥基化效果達到最佳，是因為組成食人魚的材料為強酸和強氧化性溶液，這也是它總被用來做羥基化試劑的主要原因。食人魚溶液的清洗原理可表示為：H2SO4+H2O2→H3O+HSO4^-+O。因此，食人魚溶液除了能讓樣品表面的雜質氧化、脫除，從而除掉樣品表面的污染物，還可以將樣品表面羥基化。

等離子體羥基化，既可得到基片較高的羥基化率，又對基片表面影響較小。濕法羥基化存在廢液處理問題，等離子處理法屬于干式工藝，幾乎不產(chǎn)生有害氣體或液體。