等離子體具體是如何與聚合物表面發生作用的呢

我們用表面疏水的PET薄膜做試驗，用Ar等離子體處理5分鐘，取出后測水的接觸角100°，放置一天后再測為70°。為什么薄膜親水性變好了呢？這是因為一般高分子材料經過NH4、O2、H2、N2、Ar等氣體等離子體處理后，表面會被激發產生各種自由基，當處理結束后與空氣相接觸，自由基迅速與空氣中的氧氣發生作用，生成羧基、羥基、氨基等極性基團，從而增大了其表面的親水性。【低溫等離子表面處理機】

在這些氣體里頭，氫氣、氮氣、氬氣等惰性氣體屬于非反應型等離子體，氨氣、氧氣的等離子體屬于反應型。所謂非反應型，是說該等離子體中的自由基和離子等并沒有與材料表面發生化學反應，僅僅起到激發自由能的作用，材料需要與空氣接觸后帶來表面化學結構的變化。反應型的是指，等離子體中的自由基或離子直接與材料表面發生作用，鏈接成新的官能團。【真空等離子清洗機】

利用等離子體的親水改性作用，我們可以用來提高聚合物材料表面的可粘接性能。比如水性聚氨酯復合膠的表面張力較大，而PP、PE這樣的塑料薄膜表面極性低，就可以用等離子體處理的方式，通過提高塑料薄膜的表面極性，使水性聚氨酯膠水能很好的在其表面鋪展，從而大大提高粘結力。【低溫等離子設備】另外，我們不難想到，如果是使用含氟的氣體激發等離子體來對材料進行處理，那么是否會使材料表面極性更低呢？答案是肯定的。比如某些親水性纖維織物，在經過氣化四氟化碳（CF4）、二氟甲烷（CH2F2）等氣體等離子體處理后，其表面明顯顯示出憎水性。不過研究發現這是有有效期的，也就是說一段時間后憎水性就會消失。

具分析，這是含氟基團在表面沉積的結果。含氟氣體被激發成為等離子體后部分吸附在織物的表面，帶來疏水效果，處理時間越長，通入的氣體量越多，表面疏水也越強。不過使用一段時間后，此種改性效果消失，這是因為含氟組分并未與織物表面通過化學鍵連接，通常只是物理吸附的結果。

除了親水和疏水的表面改性之外，等離子體還有一個基礎的明顯的作用——刻蝕。光刻膠是最常見的例證，并已在實際生產中應用。【常壓等離子設備】刻蝕作用在高分子材料上最典型的應用就是增加織物的可印染性。某些惰性氣體如氬氣、氦氣，還有分子量較大的氣體，被激發成等離子體態后轟擊纖維表面，大大增加表面的粗糙度，破壞結晶相，使表面結構松散，微隙增大，從而增加染料的可及區域。當然，另一方便，纖維表面也同時引入了極性基團，從而增加了與染料分子之間的吸附作用力。這些足以大大提高織物的可染性能。

本文編輯于http://www.qcpsr.cn