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等離子體（Plasma）是由電子、正負離子、自由基、激發(fā)態(tài)原子以及激發(fā)態(tài)分子組成的集合體，它是除了氣態(tài)、液態(tài)、固態(tài)以外物質的第四態(tài)，并且廣泛分布在宇宙中。等離子體就是電離氣體，并在宏觀尺度上呈現(xiàn)出電中性。

等離子體的狀態(tài)主要受到其溫度、組成以及粒子密度等的影響。常見情況下，等離子體是依據(jù)溫度進行分類的，分為高溫等離子體和低溫等離子體。其中，高溫等離子體（Thermal plasma），又被稱為熱平衡等離子體，其分子、電子以及原子類粒子的溫度非常高，且反應劇烈，一般的高分子和有機物在此溫度下會被分解或裂解；低溫等離子體（Cold plasma），又被稱為非平衡等離子體，其分子、原子類粒子的溫度較低，僅為300~500K，由于其溫度低，能夠生成穩(wěn)定的高分子，因此低溫等離子體常被用來進行高分子材料的表面改性。

高分子聚合物的低溫等離子體表面改性機理

高分子聚合物的低溫等離子體表面改性主要是利用N2、Ar、O2、H2等非聚合性氣體產(chǎn)生的等離子體對聚合物表面進行改性，主要包括兩種作用機理：非反應型等離子體作用機理和反應型等離子體作用機理。

（1）非反應型等離子體作用機理（Action mechanism of non-reactiveplasma）

將氫氣或者惰性氣體等離子體與聚合物材料相接觸，在理論上等離子體是不會與聚合物表面發(fā)生任何反應的，僅僅將能量轉給聚合物表面分子，并使之活化產(chǎn)生鏈自由基，隨后通過一系列反應，在聚合物表面上生成交聯(lián)層。

（2）反應型等離子體作用機理（Action mechanism of reactiveplasma）

該類型反應主要使用的是非聚合性無機氣體（氧氣、氮氣等），尤其以氧等離子體為主。反應型等離子體在氣相中不會發(fā)生聚合反應，但是它會參與到聚合物表面上的化學反應，聚合物的表面化學組成也會發(fā)生相應的變化。例如，使用氧等離子體處理后的聚合物表面會被引入大量的含氧活性基團，這些基團主要包括羥基、羧基、羰基等，通過發(fā)生的化學反應起到聚合物表面改性的效果。

以氧等離子體的反應機理為例對反應型等離子體作用機理進行如下說明：

上述反應的發(fā)生會使得大量的含氧活性基團被引入到聚合物材料的表面，最常見的基團為C-O、C=O、-OH、-COOH等，通過發(fā)生化學反應起到聚合物表面改性的效果。

目前，低溫等離子體處理以其高效、環(huán)保、不破壞材料外觀和本體性能等優(yōu)點成為高分子聚合物材料表面改性的有效手段之一。它不僅可以改善特定環(huán)境下高分子材料的適用性能，而且也拓寬了常規(guī)高分子材料的應用范圍，因此這種改性方法引起了廣大學者的關注，等離子體改性也得到了廣泛的發(fā)展，特別是在改善材料親水性、印染性、粘結性、 微電子工業(yè)應用以及生物醫(yī)用材料等領域。