冷等離子體表面改性的原理

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：2023-06-06

等離子體是物質(zhì)存在的一種基本形態(tài)，由電子、離子、原子、分子或自由基等組成，一般可分為高溫和冷等離子體。高溫等離子體是指分子、離子和電子處于溫度高達幾千K平衡狀態(tài)，稱為平衡態(tài)等離子體；冷等離子體是在低壓(<1kPa)和高頻高壓電場作用下，稀薄氣體受電磁輻射作用，少量氣體分子被電離產(chǎn)生高溫電子，然后電子與接近環(huán)境溫度的氣體分子發(fā)生碰撞，促使氣體分子進一步電離，形成新的自由離子，當這些自由離子的能量足夠大時，可使與其碰撞的其他分子電離產(chǎn)生新的自由離子、電子、自由基等離子，其中離子又被繼續(xù)加速，再碰撞其它分子使之電離，此過程循環(huán)往復(fù)而得到冷等離子體。冷等離子體所包含的活性成份是離子化、碎裂和激發(fā)過程得到的，這些產(chǎn)生于被電場加速的電子的碰撞作用，也包括了離子、亞穩(wěn)態(tài)、中性分子以及處于基態(tài)和激發(fā)態(tài)的游離基在內(nèi)的碰撞作用。冷等離子體對聚合物表面的作用包括表面刻蝕、表面交聯(lián)、引入極性基團。

1）表面刻蝕。
刻蝕使材料表面產(chǎn)生起伏、粗糙，并伴有鍵的斷裂。等離子處理導(dǎo)致表面刻蝕的原因有兩個：一是等離子體引起高分子材料表面的鏈裂解作用，分解的小分子產(chǎn)物被蒸發(fā)出去，引起高分子材料失重，使處理后的高分子材料表面變得粗糙或形成凹坑；二是高分子材料表面結(jié)構(gòu)中固有疏松部分和無序部分在等離子體的碰撞中被蒸發(fā)除去，并在材料表面留下缺陷。

2）表面交聯(lián)。
等離子體中高能粒子通過轟擊作用，使聚合物表面的C—H，C—C等鍵斷裂，形成自由基，自由基重新組合，在材料表面形成網(wǎng)絡(luò)交聯(lián)結(jié)構(gòu)，使材料的表面性能得到改善。

3）引入極性基團。
在聚合物的表面引入各種極性基團，Ar等離子體可與氧反應(yīng)形成—COOH，—C＝O，或—OH鍵等?？諝夂脱醯牡入x子體則可引起大范圍的表面氧化。

冷等離子體處理方法的優(yōu)點是效果顯著、工藝簡單、無污染，可以通過不同的處理條件獲得不同的表面性能，應(yīng)用范圍廣泛，更重要的是處理效果只局限于表面而不影響材料本體性能，其缺點是處理效果具有明顯的時效性。