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表面能低是聚合物高分子材料的一大特點，低溫等離子體技術(shù)可以在不損害基底優(yōu)良性能的同時，引入極性基團(tuán)，增加表面粗糙程度，提高表面能。低溫等離子體表面處理屬于干式工藝，和傳統(tǒng)的化學(xué)濕法相比，它可以得到傳統(tǒng)的化學(xué)方法難以得到的處理效果，并且無廢棄物，不會對環(huán)境造成污染。與高能量的放射線和電子束輻照處理相比，其獨特之處在于低溫等離子體放電表面處理的作用僅涉及表面極薄層，一般在離表面幾十到數(shù)千埃的范圍內(nèi)，能使材料表面性能顯著改善而材料本體卻不受影響。此外低溫等離子體表面處理所需的成本低，對被處理材料的形狀沒有嚴(yán)格的要求，并且可以在線連續(xù)處理。

低溫等離子體中絕大部分粒子的能量除離子稍低外均高于這些聚合物中化學(xué)鍵的鍵能，低溫等離子體完全可以使高分子材料表面的鍵產(chǎn)生斷裂而形成新鍵,從而賦予材料表面新的特性。

低溫等離子體中含有大量的離子、激發(fā)態(tài)分子、自由基等多種活性粒子。這些活性粒子能與材料表面進(jìn)行各種相互作用。低溫等離子體對高分子材料的表面改性作用主要包括以下幾點：

對材料表面的刻蝕作用

刻蝕可以將材料表面弱邊界除去，使材料表面產(chǎn)生起伏，變粗糙，并有鍵的斷裂，形成自由基。因為刻蝕作用，樣品表面粗化，形成許多坑洼,增大了樣品的比表面。根據(jù)Wenzel公式cosθr=rcosθe（其中r為表面粗糙度，θr為粗糙表面的接觸角，θe為理想光滑表面的接觸角），可知粗糙表面的接觸角和理想光滑表面的接觸角的相應(yīng)關(guān)系。由于r總是大于1，所以粗糙表面的接觸角θr總比光滑表面的接觸角θe要小。亦即當(dāng)接觸角θ＜90°時，表面粗糙化將使接觸角θ變小，從而有利于潤濕，此即表面粗糙化可提高濕潤性能的基本原理。

交聯(lián)的產(chǎn)生

惰性氣體等離子體與高分子材料表面接觸,可使表面產(chǎn)生交聯(lián)結(jié)構(gòu)。等離子體中的高能粒子包括電子、光子、激發(fā)態(tài)粒子、自由基等通過轟擊或化學(xué)反應(yīng)，使材料表面的化學(xué)鍵斷裂，形成自由基。在無其他反應(yīng)物質(zhì)情況下，自由基之間重新鍵合，在材料表面形成網(wǎng)狀交聯(lián)結(jié)構(gòu)。

官能團(tuán)的引入

如果放電氣體為可反應(yīng)性氣體,在活化了的材料表面將會發(fā)生復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)。通過低溫等離子體處理在表面引入特定的官能團(tuán),如羥基—OH、氨基—NH2、羧基—COOH等，它們對水分子有相當(dāng)?shù)挠H和能力。在高分子結(jié)構(gòu)中，這類基團(tuán)數(shù)目越多，親水性越強，材料表面的吸濕能力越高。

與傳統(tǒng)表面處理方法相比，低溫等離子體處理法具有處理溫度低，時間短，節(jié)約能耗；不使用酸堿等化工原料，對環(huán)境污染??；可采用不同氣體介質(zhì)對材料進(jìn)行處理，有較好可控性等眾多優(yōu)點，廣泛應(yīng)用在在高分子材料表面改性領(lǐng)域。