第七章--高分子材料的表面改性
高分子材料的表面改性与涂层技术研究
高分子材料的表面改性与涂层技术研究在当今科技迅速发展的时代，高分子材料作为一种重要的功能材料，广泛应用于各个领域。
然而，高分子材料的原始性质和表面特性限制了其在某些应用中的性能表现。
因此，为了满足不同领域的需求，研究人员对高分子材料的表面改性和涂层技术进行了深入研究。
高分子材料的表面改性是指通过物理、化学或生物方法对材料的表面进行处理，以改善其性能。
例如，通过高温处理、等离子体处理、激光辐照等方法可以改变高分子材料表面的化学组成、形态结构和表面能。
这些表面改性技术可以使高分子材料具有更好的耐热性、耐候性、耐腐蚀性等特性，从而提高其在航空、汽车、建筑等领域的应用价值。
另一方面，涂层技术也是改善高分子材料表面性能的重要手段。
涂层技术可以通过在高分子材料表面形成一层薄膜来增加其硬度、耐磨性、防刮擦性等特性。
常见的涂层材料包括有机涂层、无机涂层和复合涂层。
有机涂层主要是通过在高分子材料表面形成一层有机聚合物薄膜，如聚乙烯、聚氨酯等。
无机涂层则是通过在高分子材料表面形成一层无机材料薄膜，如氧化铝、氧化锌等。
而复合涂层则是将有机涂层和无机涂层结合起来，形成一种既具有有机涂层特性又具有无机涂层特性的复合材料。
涂层技术不仅可以提高高分子材料的表面性能，还可以改变其外观，使其具有更多的装饰性和艺术性。
在高分子材料的表面改性和涂层技术研究中，科研人员面临着许多挑战。
首先，如何选择和设计合适的表面改性方法和涂层材料是一个关键问题。
不同的高分子材料具有不同的化学结构和表面特性，需要根据具体材料的特点来选择适合的表面改性方法和涂层材料。
其次，如何实现表面改性和涂层技术的持久性和稳定性也是一个难题。
高分子材料的表面易受环境因素和使用条件的影响，因此需要对表面改性和涂层进行优化，使其在极端条件下也能保持良好的性能。
此外，如何控制表面改性和涂层的厚度、均匀性和精密度也是一个重要问题。
过厚或过薄的表面改性和涂层可能导致性能不稳定或性能下降，因此需要进行精确的控制和测量。
高分子材料的表面改性
注入样品剂量：2×1016 ions／cm2
图3 氮离子注入后PTFE表面的EDX谱
1.2 离子注入改性的机理
图2表明，氮离子注入后PTFE表面有新键产生 （678cm-1）,图3表明，氮离子注入后的样品，表现 出脱氟和氧化现象。 （4）离子注入不只产生断链和交联，而且产生导致 新化学键形成的微合金。X射线衍射分析表明，离子 束合金导致化学交联，未饱和的强共价结合和随机 分布类金刚石四方结合，导致产生坚固表面的三维 刚性梯状结构。
2.1 等离子体作用原理
反应气氛 反应气体 非反应气体
氧气、氮气
Ar、He
a.与原子氧反应：
2.1 等离子体作用原理
b.与分子氧反应：
c.与过氧化自由基反应：
可见，等离子体表面氧化反应是自由基连锁反应， 反应不仅引入了大量的含氧基团，如羰基及羟基， 而且对材料表面有刻蚀作用。
2.1 等离子体作用原理
化学健的键
C=O 8.0
2.1 等离子体作用原理
等离子体对高分子材料表面的作用有许多理论 解释，如表面分子链降解理论、氧化理论、氢键理 论、交联理论、臭氧化理论以及表面介电体理论等， 但其对聚合物表面发生反应机理可概括为三步。
自由基 表层形成致密的交联层
高压电场
高动能
空气中电子
加速 撞击分子
激态分子
1.1
离子注入的特点
(6)离子注入功率消耗低，以表面合金代替整体合金， 节约大量稀缺金属和贵重金属，而且没有毒性，利 于环保。 (7)离子注入工艺的缺点是设备一次性投资大，注入 时间长、注入深度浅、视线加工等缺点，不适合复 杂形态构件改性。
高分子材料表面润湿性改性研究
高分子材料表面润湿性改性研究一、引言高分子材料广泛应用于现代化工、制造、医学等领域，但其表面润湿性常常不足以满足特定需求。
因此，科学家需要改性高分子材料表面润湿性以满足特殊的应用需要。
这篇文章着重从不同角度探讨改性高分子材料表面润湿性的研究进展。
二、润湿性概述表面润湿性是润滑剂、颜料、胶粘剂、涂料、聚合物等材料应用中至关重要的性质，是基于表面形态、表面能量和液体表面张力的互作用原理。
通过表面张力的影响，液体能够黏附在具有亲和力的表面上，从而使材料表现出润湿性。
表面润湿性对于许多应用非常关键，包括生物学、生物医学、纳米技术、涂料等多个领域，因此，高分子材料表面润湿性的改性研究越来越受到重视。
三、改性方法目前，有许多途径来改性高分子材料表面润湿性，除了物理和化学方法之外，在材料平台上，活性涂层、多功能纳米材料和基于生物特征的改性方法受到越来越多的关注。
1. 物理方法物理方法是通过对高分子材料表面进行局部调整改变其润湿性。
典型的方法包括激光纹理加工、电化学阳极氧化、热处理和等离子体处理。
激光纹理加工能够形成非常细致的结构和形态，在改善高分子材料表面润湿性方面具有很大的潜力。
电化学阳极氧化是利用电化学氧化法对金属、高分子等表面进行改性。
热处理包括热压和退火是一种简单有效的方法，通过调节温度和时间来改善润湿性。
等离子体处理可通过工艺参数调节得到不同的表面化学键和化学成分，从而改变表面润湿性。
2. 化学方法化学方法是通过对高分子材料表面进行化学修饰使其具有良好的润湿性。
在化学方法中，活性涂层和多功能纳米材料是当前广受关注的领域。
活性涂层可以在材料表面上形成功能性化合物层，从而获得所需的表面润湿性、切削和摩擦性能。
活性涂层的目的是选择单一或混合高分子材料，利用活性化合物集成表面上的亲水、疏水性，太阳能吸收、电化学、光学、生物响应等。
多功能纳米材料的目标是，通过合成具有多种作用的复合材料，实现材料的优化性质。
多功能纳米材料有多种结构和形态，因此，它们有不同的性质，如增强材料的机械性能、抗氧化和防腐等。
《高分子材料的表面》课件
表面对高分子材料的影响
1 表面特性的定义
高分子材料表面的化学、物理性质对整个材料的性能起到重要影响。
2 表面对高分子材料性质的影响
表面特性可以影响材料的力学性能、热性能、电性能等多个方面。
3 可能的表面问题
高分子材料的表面可能出现粗糙、污染等问题，影响材料的应用。
3
表面应用对高分子材料未来的影响
探讨表面应用对高分子材料未来发展的影响。
表面改性
1 表面改性的概述
介绍高分子材料表面改性的目的和原则。
2 常见的表面改性方法
介绍表面改性的多种方法，如物理方法、化 学方法等。
3 不同表面改性方法的优缺点。
4 表面改性的案例
介绍几个高分子材料表面改性的成功案例。
表面应用
高分子材料的表面应用 案例
表面分析技术
1 常见表面分析技术介 2 选择正确的表面分析 3 表面分析技术适用于
绍
技术的关键因素
高分子材料的案例
介绍常用的高分子材料表 面分析技术，如X射线光 电子能谱(XPS)、原子力显 微镜(AFM)等。
根据分析目的、样品性质 等因素选择适合的表面分 析技术。
介绍几个高分子材料表面 分析技术在实际应用中的 案例。
《高分子材料的表面》 PPT课件
高分子材料的表面是该领域中一个重要的研究方向。本课件将介绍高分子材 料概述、表面对高分子材料的影响、表面分析技术、表面改性、表面应用等 内容。
高分子材料概述
1 什么是高分子材料？
高分子材料是由大量重复单元组成的材料， 具有特定的物理、化学性质。
2 高分子材料的应用范围
介绍几个高分子材料表面应 用的成功案例。
生物医用高分子材料的表面改性
择和 改性来解 决组 织相 容性 问题 。
生物体器 官 、 细胞 器 、 组 织 细胞 及 生 物 大 分子 相 容 ， 无
毒性 、 无 热原反应 、 无致 癌 性 等 ， 对 生 物 体组 织 、 血液、
不引起凝 血 及 血 小 板 粘 着 凝 聚 ， 不 出现 溶 血 现象 。
当异体 与血 液相 接 触 ， 其表 面 很快 会 吸 附一层 蛋
白质Ｌ ８ ］ ， 一些 能促进 血小 板 粘 附 的蛋 白质 及 吸附 在异 体表 面的血 纤维蛋 白原 通过 作用将会 粘附和 活化 血小
由于高分 子 材料 和血 液 接 触 主 要 发 生 在 材 料 的 表 面
应， 以及 人体对 这 些 反应 的耐 受 程 度 。生 物相 容性 可
简单地 概括 为 ： 活 体与材 料之 间 的相 互关 系 ， 主要 涉及
血 液相容性 （ 抗凝 血性 ） 和组 织相容 性 ］ 。
１ ． １ 血 液相容性
２ ． 】 ． １ 表 面涂层
血 液相 容性 指生物 医用 高分 子材 料与血 液接触 时
摘 要 ： 生 物相 容 性 是 医 用 高 分 子材 料 应 用 中必 须 解 决 的 关键 问题 ， 通 过 表 面 改 性 以改善 生 物 医 用 高分 子 材 料 的 生
物 相 容性 的研 究备 受 关 注 。分 别 从 物 理 、 化 学、 仿 生 三 方 面对 生物 医用 高分 子 材 料 的 表 面 改 性 方 法及 进 展 进 行 了综述 。
用 高分子 材料具 备一 定 的 功 能特 性 显 得 至关 重 要 ， 与
高分子材料表面界面改性研究
高分子材料表面界面改性研究高分子材料是现代材料科学中的热门和重要研究领域之一，是指其分子量可在数十万到数百万之间的材料。
由于高分子材料的优良特性，其广泛应用于医药、食品、电子、建筑、汽车等方面。
但高分子材料表面的性质和特性限制了其应用的范围和效果。
因此，人们对高分子材料表面界面改性的研究日益引起了关注。
高分子材料的表面性质与其它材料不同。
它的表面能较低，比如对于聚合物材料，它的表面能通常只有25-40mJ/m2，比水和玻璃低得多。
这使得其表面易於被污染和附着不易去除的污垢，从而影响材料的物化状态。
通过改善材料表面的可湿性和润湿性，可以提高材料的性能和降低使用过程中的故障率。
高分子材料表面界面改性涉及很多方面。
其中一种方法是物理方法，如可高能离子轰击和激光辐照。
这些方法可提高表面能，增加表面活性，改变材料表面形貌以及介电性和机械性能。
另一种比较重要的方法是应用化学方法，包括化学沉积、电沉积、离子交换以及化学修饰等。
化学修饰是一种采用化学方法改变材料表面的化学性质的方法。
通过表面处理或修饰，可以形成新的化学键，改变其表面化学性质，从而实现高分子材料的表面性能的控制和调整。
这些表面修饰分为随机修饰和定向修饰两种。
随机修饰方法是改变表面化学性质的最基本方法之一。
他们通过改变材料表面的化学特性，来自地址材料的特殊要求。
通常采用的方法包括辐射接枝、等离子体聚合、交联及改性等技术，这些技术可形成随即的化学功能分子，本质上是将化学功能分子或聚合物链接到基体材料表面。
一种比较典型的随机修饰方法是离子交换。
离子交换材料（IEM）是具有正离子交换组分的高分子材料，其中的正离子置换了材料的原子基。
离子交换的机理是通过离子与基体中的离子进行交换，从而改变表面性质。
例如，切尔西蓝（chelseablue）离子能够与聚乙烯亚胺（PEI）的氮原子进行电荷转移，产生基础上的化学反应，并与PEI交换，从而改变了材料的表面性质。
定向修饰方法是一种更为高级的表面修饰方法，通过修饰材料表面的化学键制备定向功能材料。
高分子材料的界面改性及应用研究
高分子材料的界面改性及应用研究一、介绍高分子材料是一种重要的工程材料，在工业生产、医疗卫生、能源领域等方面都有广泛的应用。
然而，由于高分子材料表面的缺陷和自由基等缺陷，使其在使用过程中容易出现劣化、老化以及化学反应等问题。
所以界面改性技术的应用升级已变得越发重要。
二、高分子材料界面改性的方法界面改性技术是通过在高分子材料表面附加一种或多种化学物质的方式，改变高分子材料表面的化学和物理性质以及结构，从而达到优化物体性能的目的。
界面改性主要有以下几种方法：1.表面包覆法表面包覆法是在高分子粒子表面生成一层包裹。
主要应用于高分子材料的稳定性和物理力学性能的提高以及抗氧化性能的改善。
常见的包覆材料有硅酸盐、钛酸盐等。
2.气相沉积法气相沉积法是把目标材料的气体原子或分子通过蒸发、溅射等方式冲击到高分子材料表面上去。
它可用于制备高分子涂层、表面修饰。
3.表面活性改性法表面活性改性法是通过在高分子材料表面改变表面活性基团的方式，从而改变其物理和化学性质的方法。
常见的表面活性基团有羟基、胺基、羰基等。
4.离子注入法离子注入法是利用加速器将目标离子加速到高速度，在高分子材料表面形成一层薄层，从而实现界面改性的方法。
常见的离子有氮、氩等。
三、高分子材料界面改性的应用研究界面改性技术对高分子材料性质的改善，使其在各种领域得到广泛应用。
下面以几个示例介绍其应用研究：1.在医疗方面，通过界面改性技术，增加了不同颜色的荧光纳米包被物质的吸附能力，使比色比荧光更具选择性信号，有望在癌症早期筛查和诊断中得到广泛应用。
2.在电力行业，通过界面改性技术，制备出耐高温、防辐照的电线、电缆等，提升了电线电缆的使用寿命。
3.在机械工程方面，通过界面改性技术，可以制备出具有耐磨、耐冲击、抗静电等特性的高分子材料，从而提高机械设备的使用寿命和安全性。
四、结论高分子材料界面改性技术作为先进的表面改性技术，在材料科学与技术领域具有重要的应用前景。
高分子材料加工及表面改性技术
高分子材料加工及表面改性技术高分子材料，其实就是具有很高分子量的化合物。
这种材料具有比较高的强度和韧性，可以应用在很多领域中，例如工业、医学、电子等等方面，而高分子材料加工及表面改性技术，则是围绕着这种材料的处理技术而展开的研究和实践。
在这篇文章中，我将针对高分子材料的加工和表面改性技术进行探讨。
一、高分子材料加工技术高分子材料的加工技术，主要包括成型加工、加工工艺以及加工装备等三个方面。
1. 成型加工成型加工，是指将高分子材料加工成所需形状和尺寸的工艺过程。
其中，最常见的成型加工方法，便是注塑成型。
注塑成型是一种通过芯棒将熔化的高分子塑料注入模具中冷却成型的方法。
该方法在整个加工处理过程中，需要用到注塑机、机械手等设备。
此外，还有挤出成型、吹塑成型、压缩成型等不同的成型加工方法。
这些方法，适用于不同的高分子材料以及不同的加工需求。
2. 加工工艺加工工艺，则是指通过调节加工参数，使高分子材料达到最佳加工状态。
对于不同的高分子材料，其加工参数也会有所不同。
举例来说，在进行注塑加工处理时，需要考虑高分子材料的注塑温度、注塑压力、注塑速度、模具温度等因素。
3. 加工装备高分子材料加工中，加工装备则是重要的辅助性因素。
相应的，加工装备的维护保养，以及开展相应的技术培训，也是加工成功的关键之一。
二、高分子材料表面改性技术除了高分子材料加工技术以外，改善高分子材料表面性能的技术也受到了广泛的关注。
表面改性技术，可以通过物理、化学、生物等多种途径，将高分子材料的表面性能得到改进。
1. 物理方法物理方法，指的是通过物理手段来进行表面改性。
例如，通过使用阳极氧化、喷砂处理以及激光加工等方法，对高分子材料的表面进行改良。
在这些方法中，激光加工则属于一种比较高效的表面处理技术。
通过使用激光加工设备，可以在材料表面形成微米级别的表面结构和纳米级别的结晶区域，从而达到更好的表面改性。
2. 化学方法化学方法，指的是在高分子材料表面添加化学物质，从而起到改性的作用。
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● 这些高能粒子与聚合物表面作用，使聚合物表面产 生自由基和离子，在空气中氧的作用下，聚合物表面 可形成各种极性基团，因而改善了聚合物的粘接性和 润湿性。电晕处理可使薄膜的润湿性提高，对印刷油 墨的附着力显著改善。
● 表面化学组成：X射线光电子谱（XPS, X-ray Photoelectron Spectroscopy，ESCA, Electron Spectroscopy for Chemical Analysis）；
● 表面处理效果：性能的改进（粘结强度，印刷性、染色性 等）
XPS简单介绍：
通过用X射线辐照样品，激发样品表面除H、He以 外所有元素中至少一个内能级的光电子发射，并对产生 的光电子能量进行分析，以研究样品表面的元素和含量。
7.3 化学改性
● 化学处理是使用化学试剂浸渍聚合物，使其表面发生化学的和物理的 变化。 7.3.1 含氟聚合物
含氟聚合物，具有优良的耐热性、化学稳定性、电性能以及抗水气 的穿透性能，在化学、电子工业和医学方面有广泛应用。但含氟聚合物 的表面能很低，是润湿性最差粘结最难的聚合物，使其应用受到限制。 因此必须表面改性。 对含氟聚合物表面进行化学处理，广泛使用的是钠萘或钠氨溶液， 可提高其表面张力和可润湿性，改善其与其他材料的粘结性。
7.5.2 等离子体处理对聚合物表面的改性效果
（1）表面交联
CH2 CH 2 + He 2 ( CH 2 CH ) CH 2 CH + H .
+
CH 2 CH CH 2 CH CH 2 CH CH2 CH
.
+ H . + He
.
.
+ H2
（2）极性基团的引入
● 氩或氮等离子处理的聚乙烯和聚四氟乙烯表面的光电子能谱揭
电晕放电处理方式
1. 在薄膜的生产线上进行，即通常所说的热膜处理。
优点：处理效果好； 限制性：适用于处理完就使用的场合，比如马上用于印刷、
涂布或复合；
2. 在薄膜的再加工线上进行，及通常所说的冷膜处理。 限制性：处理效果与薄膜存放时间有关。处理完后就应用。 3. 进行两次处理。 既在生产线上处理，又在再加工线上处理，为了保证使用前 的表面质量
高锰酸钾-硝酸；氯磺酸；王水等。
● 经酸蚀后聚烯烃的可润湿性大大增加，其与各种液体的接触 角也明显减小（表7-3），粘接性能大大增加（图7-7）。
7.4 臭氧氧化
通过臭氧的强氧化能力来处理聚合物的表面。
臭氧氧化 原理（以PP为例） （1）叔碳原子上的H被臭氧氧化，生成大分子自由基：
（2）大分子自由基与氧反应，生成过氧化自由基：
失水山梨醇：C6H11O4，分子量： 72+11+64=147；
整个分子量： C6H11O4 +C12H23O2=147+144+23+32=346 HLB=147/346*100/5=8.50
第7章 聚合物的表面改性
改性原因： 聚合物表面（1）表面能低（2）化学惰性（3）表面污染
及存在弱边界层等原因，往往难以润湿和粘合。因此，常常要 对聚合物进行表面处理。 除了润湿和粘合性能，还包括:涂膜性、可染性、抗静电性、 印刷性、防雾滴性能、生物相容性等许多方面。
在辐照源中同时接受辐照 。
辐照接枝的原理
也称为共同辐照法或直接辐照法
●常用单体有苯乙烯类、（甲基）丙烯酸酯类、丙烯腈类、 丙烯酰胺、乙烯吡啶等， ●影响接枝的因素有单体对辐照的敏感度、单体浓度、辐 照剂量、溶剂、温度，氧等；
（3）大分子自由基与OH反应，生成羟基或碳碳双键：
（4）双键被臭氧氧化，生成羰基、羧基、醛基或酯键等含氧极性基团：
表7-4 臭氧氧化前后聚丙烯表面性能的变化
性 能 未处理 无 无 臭氧处理后 有 有
ATR-IR
3400cm-1羟基峰 1710cm-1羰基峰
1648cm-1 -C＝C- 峰
与水接触角 （度） 临界表面张力（×10-3N/m）
计算：失水山梨醇单月桂酯（月桂酸为12C酸）的HLB值。
解1： 亲水基=3*0.5+1.3+6.8=9.6 憎水基=12-1+6=17 17*0.475=8.075 HLB=7+9.6-8.075=8.53
O CH2 CH-CH2-OH HO-CH CH -OH CH O -C -C11H23 O
解2：亲水部分：
● 聚合物表面经火焰处理处理后，粘接性和可润湿性得到改善。
● 火焰处理的原理：火焰中含有许多激活的自由基、离子、电子和中 子，如处于激发态的O、NO、OH和NH等。这些基团能夺取聚合物 表面的氢，随后按自由基机理进行表面氧化反应，使聚合物表面生 成羰基、羧基、羟基等含氧活性基团和不饱和双键，从而提高聚合 物的表面活性。
500s
1000s
34.2
35.4
15.7
15.1
49.9
50.5
72.2
71.8
FEP经Na/NH3溶液处理:
1. 对水的接触角变小;
2. 光电子能谱显示的F1s峰已完全消失，出现了一个强 O1s峰。 而C1s峰向低能方向移动。
结论：说明表面处理的深度达到5-10nm（XPS对聚合物表面的分
析深度一般在10nm范围之内），在此范围内氟已完全被除去
并发生碳化作用，还引进了大量的C=C双键以及羰基和羧基。
C=C双键 的C1s约为 284.7ev。
含氟聚合物中C1s和F1s的化学位移，来自《聚合物表面分析》， [英]，D 布里格斯 著
7.3.2 聚烯烃的液态氧化处理
●聚乙烯和聚丙烯是大品种通用高分子材料，但他们的表面能低， 为提高聚烯烃的表面活性，通常需要他们进行表面改性。液态 氧化是聚烯烃的表面改性方法之一。 ● 铬酸液是最重要的液态氧化体系，如重铬酸盐/硫酸。除了铬 酸系统外，其他氧化液体系有硫酸铵-硫酸银溶液；双氧水，
无
97 29.5
有，臭氧浓度高时消失
67 36.0
剥 离 强 度 （N/m）
20
36.7～520
1000～1255 （进一步用溶剂处理）
7.5 等离子体表面改性
7.5.1 等离子体基本情况
● 等离子体被称为是物质的第四态，其实质是电离的气体。与普通气体不 同，它是由电子、原子、分子、自由基、光子、离子等粒子组成的集合 体，正负电荷数相等，体系为电中性。
7.2 火焰处理和热处理
● 火焰处理是用可燃性气体的热氧化焰对聚合物表面进行瞬间高温燃 烧，使其表面发生氧化反应而达到处理的目的。
可燃性气体通常采用焦炉煤气、甲烷、丙烷、丁烷、天然气和一定比例
的空气或氧气； 瞬间：0.01~0.1s内；高温：1000~2700 ℃；
氧化过程按自由基机理进行，表面可被氧化引入含氧基团，并随着发生 断链反应。
自《聚合物表面分析》，[英]，D 布里格斯 著
● 电晕放电处理: 氧化 ● 火焰处理: 氧化
表 面 改 性 的 方 法
● 化学改性: 氧化, 粗糙化表面
● 等离子体改性: 交联,引入官能团等 ● 辐照改性: 引入不同的聚合物链 ● 光化学改性: 引入不同的聚合物链 ● 力化学改性: 引入不同基团或聚合物链
上的，它随分子链的自由旋转从表面潜入本体，因此表现出 表面润湿性随时间的推迟而减弱。
7.6 表面接枝
7.6.1 概述
高聚物表面的接枝聚合，是聚合物表面改性的有效方法， 受到人们越来越大的重视和研究。 表面接枝是通过紫外光、高能辐射、电子束、等离子体 等技术，在聚合物表面产生活性中心，引发乙烯基单体在聚 合物表面接枝聚合，或利用聚合物表面的活性基团通过化学 反应接枝。 表面接枝的方法可归类为三类：表面接枝聚合，大分子
成含氮的活性基团。 ● 非反应性气体如Ar,He等,虽本身不与聚合物反应,但高能离子轰击 聚合物表面,可使材料表面产生自由基发生交联反应;若聚合物结构 中含有氧,等离子轰击可使大分子断链分解产生活性氧,起到类似氧 等离子作用;即使材料本身不含氧,新产生的长寿命自由基可与空气
中的氧反应,在聚合物表面形成含氧基团。
C≡C 8.4
● 低温等离子体对聚合物的表面改性在反应性气体或非反应性气体的气氛 中都能进行。反应性气体如氧、氮等；非反应性气体如氦、氩等。
● 在氧气氛中,聚合物表面等离子氧化反应是自由基连锁反应,可生成含氧基 团,如羧基,羟基,羰基,过：
● 氮等离子处理产生氮的各种活性离子,与聚合物表面自由基反应,形
等离子体共有三种：热等离子体，冷等离子体和混合等离子体。在聚合物 表面改性中使用的一般是冷等离子体或低温等离子体。 低温等离子体中基本粒子的能量范围为： 电子 离子 亚稳态粒子 紫外光/可见光 一些化学键的键能为：（eV） C-H 4.3 C-C 3.4 C-F 4.4 C=0 8.0 C-Cl 3.4 C-N 2.9 C=C 6.1 0～20 eV 0～2 eV 0～20 eV 3～40 eV
示，处理后C1s峰或F1s峰减弱，O1s峰和N1s峰增强，表明表
面含氧基团或含氮基团的增加（图7-9） （图7-10）
利用等离子处理产生的官能团，进行化学反应改性
（3）对润湿的影响
由于等离子处理引入极性基团结合到聚合物表面上，因此改善了表面的 润湿性，使聚合物的表面张力增大，接触角变小。(图7-11)
● 等离子体中的电离气体都是发光，电中性的，由电晕放电、高频电磁振 荡、激光、高能辐射以及其他方法产生出来的。 ● 地球电离层外的整个宇宙中，绝大部分物质以天然等离子体态存在，如 太阳和所有恒星、星云都是等离子体。