反应性气体等离子体处理和非反应性气体等离子体处理

等离子体处理（PlasmaTreatment）是利用产生的等离子体对聚合物表面处理进而达到改性的一种方法。等离子体是通过气体介质在电场中放电产生的，等离子体源一般为气体，并表现出集体行为的一种准中性气体。等离子体处理的表面改性作为一种结合物理和化学方法的气态处理技术，具有低污染、低耗能高效环保等优点，在高分子材料改性中的应用日益得到广泛关注。等离子体处理可以引起聚合物表面分子链的断裂和重新交联，甚至可以直接引入活性基团或自由基，能有效增大高分子材料表面活性。根据等离子体产生的压强条件可以分为低压等离子体和常压等离子体，根据与材料是反应又可以分为反应性等离子体和非反应性等离子体，不同性质的等离子体的改性机理存在一定的差异。但等离子体对材料表面的改性没有选择性或者选择性较差。非反应性气体等离子体作用
非反应性气体是指那些化学性质稳定，不易与材料发生化学反应得一类气体，如He、Ar等惰性气体为非反应性气体。
惰性气体等离子体和高分子材料接触,理论上是不参与表面的任何反应,只是把能量转给表面分子,使之活化生成链自由基,自由基又进行相互反应而生成表面交联层。利用这种非反应型等离子体的技术称之为“CASING”(Crosslinked by Actived Species of Inert Gases的缩写)。
关于交联层的形成机理,过去有人认为是由于亚稳态的激发分子作用的结果,也有人认为是由于辐射线造成的。实际上,如上所述,材料表面几个单分子层的结构变化,主要是各种活性粒子的能量直接转移所做的贡献,而再深入到内部的交联,则是辐射线的能量转移发挥了作用。
高分子材料表面交联层的形成,不仅改变了材料表面自由能,而且还可以减少高分子材料内部低分子量物质(如增塑剂)的渗出,所以受到人们普遍的重视。可以通过测定表面惰性气体分子含量的变化或熔点的升高,证明生成交联高分子产物。
反应性气体等离子体作用
反应性气体指一些无机气体或易挥发的无机化合物,常用的有O2、N2、CO2、H2O、NH3、SO2等。与非反应性的惰性气体不同,以反应性气体的等离子体处理时,气体原子可以结合到聚合物链上,在聚合物链上形成相关的官能团。在等离子体的处理过程中,等离子体中的自由基、离子、电子等高能态粒子与材料的表面作用,通过刻蚀与沉积作用,使聚合物链发生断链、降解和交联等反应,在材料的表面产生极性基团。同时还可在聚合物链上产生自由基等活性基团,接触空气,这些自由基可以与氧气反应,在材料表面形成过氧或氢过氧等极性基团,实现了材料表面的亲水化处理。
低温等离子体处理作用可以通过反应性等离子体和非反应性等离子体来实现。反应性等离子体可以参与材料表面的化学反应，含氧等离子体是这一类的代表，通过在材料表面引入含氧基团来增加化学结合作用；而非反应性等离子体一般不参与材料表面的化学反应，以惰性等离子体为代表，只是将电离气体产生的能量传递至材料表面，使材料表面的化学键发生断裂，形成自由基。24384