等離子體技術表面改性高分子材料

文章出處：本站 | 網站編輯：深圳納恩科技有限公司| 發表時間：2022-04-03

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

采用等離子體技術對聚合物材料表面進行改性,不但改善了特定環境下高分子材料的適用性能,也拓寬了常規高分子材料的適用范圍,它有許多優點:操作簡便,單體選擇范圍大;賦予改性表面各種優異的性能;表面改性層厚度極薄(從幾納米到數百納米),只改變材料的表面性質,基體的整體性質不變;可制得超薄、均勻、連續和無孔的高功能薄膜,且該膜在基體上有強的黏著力,便于各種載體的表面成膜。等離子體技術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。利用等離子體技術進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、激發態分子、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行各種相互作用:一種是利用非聚合性無機氣體(Ar,N2,H2,O2等)的等離子體進行表面反應,參與表面反應的有激發態分子、自由基和電子離子,也包括等離子體產生的紫外光的輻射作用[3]。通過表面反應有可能在表面引入特定的官能團,產生表面侵蝕,形成交聯結構層或生成表面自由基。

等離子體引發接枝聚合改性

聚合物材料經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含不飽和鍵單體接枝到材料表面。

通過等離子體處理引發接枝聚合是使極性基團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。高聚物經等離子體照射,表面生成大量自由基,特別是當在等離子體發生空間有氧存在時,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,從而引發聚合,進行表面接枝改性。

運用等離子體技術改變高分子材料的表面性質的方法主要有三類:等離子體處理、等離子體聚合和等離子體接枝。目前,等離子體技術正處于蓬勃發展時期,受到高分子科學工作者的重視。用低溫等離子體技術對高分子聚合物材料表面進行改性,已顯示出其廣闊的應用前景。