等离子体表面处理改性原理

什么是等离子体？
 

等离子表面处理改性原理

等离子体改性材料表面有4种主要方法：

（1）等离子体表面清洁

表面清洁是指从材料表面去除杂质和化合物，如油脂，氧化物等。在等离子体清洗过程中，污染物挥发和清除，而材料的整体性能保持不受影响。Ar是目前等离子体处理中最常用的惰性气体，因为它烧蚀效率高，化学惰性大并且成本低廉。

（2）等离子体表面刻蚀

等离子体刻蚀是指通过物理刻蚀和表面的化学反应从材料表面去除表面物质，从而形成CO2等具有挥发性的产物，蚀刻表面也会把大分子链剪切成较低的分子量碎片。

（3）等离子体表面活化

表面活化是在处理过的表面引入新的官能团，通过改变其表面能使其具有特定的性质。等离子体活化是在不聚合的气体中进行的，表面与活性等离子体的碰撞打破了共价键并在处理材料上产生了自由基。这些表面激进分子与活性等离子体物种在内材料表面形成各种活性化学官能团，如-COOH、羰基、-OH等，这种活化改变了表面的化学活性和特征。例如，氧等离子体导致接枝极性和亲水性功能，增加材料表面能；另一方面，四氟甲烷(CF4)等离子体导致表面氟化并诱导抗粘附性能。然而，表面活化主要用于处理纺织品，以提高它们的表面能，从而改善它们的湿润性、印刷性或附着力的特征。

（4）等离子体聚合法

通过控制工艺条件，把有机化合物的气体（CF4、CH4、C2H6等）形成等离子态，使其在材料表面形成一层薄的聚合物涂层，等离子体激活材料表面，产生自由基并引入活性基团，然后用接枝的方法在材料表面形成许多支链，形成新的表面层，从而对材料表面进行改性。根据所选择的气体和工艺参数的不同，薄膜具有不同的性能，例如有机氟化物的等离子体作用于材料表面，并在材料表面形成一层具有特殊性能的薄膜，被广泛的应用于防水、防静电、抗菌、阻气层、防紫外线涂料等领域。

当一种材料采用等离子体处理时，它的表面会受到各种等离子活性粒子和紫外线光子的轰击，这些粒子以不同的能量分布撞击表面。其中一些活性物质具有足够的能量来分解化学键并在材料表面引发反应，这是由气体种类，放电功率，放电时间，压力，频率等条件决定。非聚合性等离子体通常会改变基体表面形态，使得聚合物表面粗糙化，等离子体中的离子和中性物质与基体表面的分子碰撞，然后产生物理的刻蚀，长分子链将会被打断，形成短链。同时，等离子体活性物质会与表面分子发生化学反应，产生新的官能团和自由基，自由基会在聚合物表层引起交联。