等離子體技術(shù)表面改性高分子材料

文章出處：本站 | 網(wǎng)站編輯：深圳納恩科技有限公司| 發(fā)表時間：2022-04-03

高分子聚合物材料同金屬材料相比具有許多優(yōu)點,如密度小、比強(qiáng)度和比模量低、耐蝕性能好、成型工藝簡單、成本低廉、優(yōu)異的化學(xué)穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性好、卓越的介電性能、極低的摩擦系數(shù)、良好的潤滑作用及優(yōu)異的耐候性等,因此廣泛應(yīng)用于包裝、印刷、農(nóng)業(yè)、輕工、電子、儀表、航天航空、醫(yī)用器械、復(fù)合材料等行業(yè)。高聚物具有分子可設(shè)計性,通過等離子體表面作用可以在表面引入不同的基團(tuán)來改善其性能,如親水性、疏水性、潤濕性、黏結(jié)性;引入具有生物活性的分子或生物酶,提高其生物相容性。

采用等離子體技術(shù)對聚合物材料表面進(jìn)行改性,不但改善了特定環(huán)境下高分子材料的適用性能,也拓寬了常規(guī)高分子材料的適用范圍,它有許多優(yōu)點:操作簡便,單體選擇范圍大;賦予改性表面各種優(yōu)異的性能;表面改性層厚度極薄(從幾納米到數(shù)百納米),只改變材料的表面性質(zhì),基體的整體性質(zhì)不變;可制得超薄、均勻、連續(xù)和無孔的高功能薄膜,且該膜在基體上有強(qiáng)的黏著力,便于各種載體的表面成膜。等離子體技術(shù)具有的獨特表面改性效果為高分子材料改性提供了一條新途徑。利用等離子體技術(shù)進(jìn)行高分子材料表面改性的方法通常有等離子體處理、等離子體聚合及等離子體接枝聚合。

等離子體表面改性的作用原理

等離子體中的粒子類型較多且各種粒子的性能也不一樣,有電子、離子、激發(fā)態(tài)分子、自由基等多種活性粒子,這些活性粒子能與高分子材料表面進(jìn)行各種相互作用:一種是利用非聚合性無機(jī)氣體(Ar,N2,H2,O2等)的等離子體進(jìn)行表面反應(yīng),參與表面反應(yīng)的有激發(fā)態(tài)分子、自由基和電子離子,也包括等離子體產(chǎn)生的紫外光的輻射作用[3]。通過表面反應(yīng)有可能在表面引入特定的官能團(tuán),產(chǎn)生表面侵蝕,形成交聯(lián)結(jié)構(gòu)層或生成表面自由基。

等離子體引發(fā)接枝聚合改性

聚合物材料經(jīng)低溫等離子體處理后,表面活化生成大量自由基,這些活性自由基可以引發(fā)含不飽和鍵單體接枝到材料表面。

通過等離子體處理引發(fā)接枝聚合是使極性基團(tuán)在材料表面固定不動的有效方法,等離子體表面處理與接枝聚合反應(yīng)一體化對聚合物表面改性可有效賦予高聚物表面高功能化。高聚物經(jīng)等離子體照射,表面生成大量自由基,特別是當(dāng)在等離子體發(fā)生空間有氧存在時,氧直接或與自由基生成過氧化物,過氧化物受熱分解易生成自由基,從而引發(fā)聚合,進(jìn)行表面接枝改性。

運(yùn)用等離子體技術(shù)改變高分子材料的表面性質(zhì)的方法主要有三類:等離子體處理、等離子體聚合和等離子體接枝。目前,等離子體技術(shù)正處于蓬勃發(fā)展時期,受到高分子科學(xué)工作者的重視。用低溫等離子體技術(shù)對高分子聚合物材料表面進(jìn)行改性,已顯示出其廣闊的應(yīng)用前景。