反應性氣體等離子體處理和非反應性氣體等離子體處理

文章出處：等離子清洗機廠家 | 深圳納恩科技有限公司| 發(fā)表時間：2022-09-27

等離子體處理（PlasmaTreatment）是利用產(chǎn)生的等離子體對聚合物表面處理進而達到改性的一種方法。等離子體是通過氣體介質(zhì)在電場中放電產(chǎn)生的，等離子體源一般為氣體，并表現(xiàn)出集體行為的一種準中性氣體。等離子體處理的表面改性作為一種結合物理和化學方法的氣態(tài)處理技術，具有低污染、低耗能高效環(huán)保等優(yōu)點，在高分子材料改性中的應用日益得到廣泛關注。等離子體處理可以引起聚合物表面分子鏈的斷裂和重新交聯(lián)，甚至可以直接引入活性基團或自由基，能有效增大高分子材料表面活性。根據(jù)等離子體產(chǎn)生的壓強條件可以分為低壓等離子體和常壓等離子體，根據(jù)與材料是反應又可以分為反應性等離子體和非反應性等離子體，不同性質(zhì)的等離子體的改性機理存在一定的差異。但等離子體對材料表面的改性沒有選擇性或者選擇性較差。

非反應性氣體等離子體作用

非反應性氣體是指那些化學性質(zhì)穩(wěn)定，不易與材料發(fā)生化學反應得一類氣體，如He、Ar等惰性氣體為非反應性氣體。

惰性氣體等離子體和高分子材料接觸,理論上是不參與表面的任何反應,只是把能量轉給表面分子,使之活化生成鏈自由基,自由基又進行相互反應而生成表面交聯(lián)層。利用這種非反應型等離子體的技術稱之為“CASING”(Crosslinked by Actived Species of Inert Gases的縮寫)。

關于交聯(lián)層的形成機理,過去有人認為是由于亞穩(wěn)態(tài)的激發(fā)分子作用的結果,也有人認為是由于輻射線造成的。實際上,如上所述,材料表面幾個單分子層的結構變化,主要是各種活性粒子的能量直接轉移所做的貢獻,而再深入到內(nèi)部的交聯(lián),則是輻射線的能量轉移發(fā)揮了作用。

高分子材料表面交聯(lián)層的形成,不僅改變了材料表面自由能,而且還可以減少高分子材料內(nèi)部低分子量物質(zhì)(如增塑劑)的滲出,所以受到人們普遍的重視。可以通過測定表面惰性氣體分子含量的變化或熔點的升高,證明生成交聯(lián)高分子產(chǎn)物。

反應性氣體等離子體作用

反應性氣體指一些無機氣體或易揮發(fā)的無機化合物,常用的有O2、N2、CO2、H2O、NH3、SO2等。與非反應性的惰性氣體不同,以反應性氣體的等離子體處理時,氣體原子可以結合到聚合物鏈上,在聚合物鏈上形成相關的官能團。在等離子體的處理過程中,等離子體中的自由基、離子、電子等高能態(tài)粒子與材料的表面作用,通過刻蝕與沉積作用,使聚合物鏈發(fā)生斷鏈、降解和交聯(lián)等反應,在材料的表面產(chǎn)生極性基團。同時還可在聚合物鏈上產(chǎn)生自由基等活性基團,接觸空氣,這些自由基可以與氧氣反應,在材料表面形成過氧或氫過氧等極性基團,實現(xiàn)了材料表面的親水化處理。

低溫等離子體處理作用可以通過反應性等離子體和非反應性等離子體來實現(xiàn)。反應性等離子體可以參與材料表面的化學反應，含氧等離子體是這一類的代表，通過在材料表面引入含氧基團來增加化學結合作用；而非反應性等離子體一般不參與材料表面的化學反應，以惰性等離子體為代表，只是將電離氣體產(chǎn)生的能量傳遞至材料表面，使材料表面的化學鍵發(fā)生斷裂，形成自由基。