低温等离子体在聚合物表面改性中的研究现状及进展
聚合物表面改性方法综述
聚合物表面改性方法综述聚合物表面改性方法综述摘要：由于聚合物表面化学能低、化学惰性等因素，其使用时需要进行表面改性。
本文综述了聚合物表面改性的方法（化学处理、低温等离子处理、表面接枝处理、电晕放电处理、光化学改性和离子注入改性），并对其改性机理及应用研究进展进行了说明。
关键词：聚合物，表面，改性方法高聚物表面因表面能低、化学惰性、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，常常要对高聚物进行表面处理。
表面处理的目的就是改变表面化学组成，增加表面能，改善结晶形态和表面的几何性质，清除杂质或脆弱的边界层等，以提高聚合物表面的润湿性和粘结性等。
高聚物的表面改性方法有多种，如电晕、火焰、化学改性、等离子改性、辐照、光化学改性等。
这些方法一般只引起10nm～100μm 厚的表面层的物理或化学变化，对整体性质影响较小。
高聚物表面处理后的表面层化学、物理结构发生了变化，但是由于表面层很薄，对表面层变化的表征往往比较困难，表面物理性能一般通过接触角和表面能的测试进行表征，表面的形貌可用电镜进行观察，表面化学组成可由ESCA(光电子能谱)表征。
表面处理的效果往往由材料使用的性能直接评估，例如粘接强度的提高，印刷性能的改进，染色性的改善等等。
目前，聚合物改性方法主要有：化学处理、低温等离子处理、表面接枝、电晕放电处理和热处理等方法。
本文综述了上述聚合物表面方法的研究进展。
1.化学处理化学处理是用化学试剂浸洗高聚物, 使其表面发生化学的和物理的变化。
其研究进展如下：1.1溶液氧化法溶液氧化法是一种应用时间较长的处理方法，由于其简便易行，以处理形状复杂的部件，且条件易于控制，一直受到广泛关注。
溶液氧化法对聚合物表面改性影响较大的因素主要是化学氧化剂的种类及配方、处理时间、处理温度。
常用的氧化体系有:氯酸-硫酸系、高锰酸-硫酸系、无水铬酸-四氯乙烷系、铬酸-醋酸系、重铬酸-硫酸系及硫代硫酸铵-硝酸银系等，其中以后两种体系最为常用。
等离子体方法实现金属管件内表面改性研究进展
艇上 配置 的舰炮 炮管 以及 鱼雷发 射管等．这些在恶 劣
环境下工 作的管状工件 内壁亟待强化处理 ，比如 ，石 油工业 中，输油管道 的腐蚀失效 已经越 来越成 为制约 其 发展 的主要 问题之一． 目前工 业上对 管件 内表面改
性 的常用方法 主要还是工业 电镀．但 是 ，电镀方 法形
成 的膜与管材基底 结合不牢 ，处理过 程 中的废 液还会 对环境造成污染口 ，是较为棘手 的问题 ．因此 ，工业 ］
从各个 方 向垂直地轰 击样 品，从 而实现样 品材料表 面
改性 （ 图 １．Ｐ Ｉ方法 的特点有 ：全方位离子注入 ， 见 ） ＳＩ 可加 工复杂形状 的工 件 ；可在 室温下进行 ，不会 引起
１ ．北 京科 技 大 学 材 料 科 学 与 工程 学 院 ，北 京 １ ０ ８ ；２ ０ ０ ３ ．中 国科 学 院 物 理 研 究 所 ，北 京凝 聚态 物 理 国家 实 验 室 ， 京 １０ ８ 北 ０００
摘 要
综述 了近年来 国 内外利 用 等离子 体方 法实 现金属 管件 内表 面 强化 的研 究进 展．同的手段来代替 电镀方
法 ，等离子体 渗氮 、碳方法就是 其 中一种Ｌ ． ２ ］ 等离 子体 方法在 材 料处 理 方 面与 化 学 方 法 和其 他方 法相 比具有 两 个 主要 特 点 ：一是 等 离 子 体具 有 更 高的温 度和 能量 密 度 ；二是 等 离子 体 中包 含 活性 成 分 ，从 而 可 以引发 在 常 规化 学 中不 能或 难 以实现 的物理变 化 和化 学 反应 ＿ ．利 用 等 离 子体 方 法 实现 ３ ］ 材 料外 表面 改性 的技 术 已经 非 常成 熟 ，在 工 业 中应 用 也非 常广 泛［ ．但 是 ，利 用 等 离 子 体 方 法 来 实 现 ４ ］ 管 件 内表面 改性 的研究 却较少 ． 等 离子体源离子注入 （ ＳＩ又称 为等离 子体浸 没 ＰＩ ）
低温等离子体改性对EVA材料亲水性的影响
低温等离子体改性对EV A材料亲水性的影响论文作者：姚赚赚09材料物理2班0902030220指导老师：陈喆摘要：乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)具有良好的柔韧性、抗冲击性、填料相容性、热密封性、耐环境应力开裂性、耐低温性和良好的光学性能，以及安全无毒等特点，因此其用途非常广泛[1]。
但是，由于EVA表面能较低，同极性聚合物相容性差、附着强度小，从而限制了它的使用范围[2,3]，故需对EVA进行表面改性。
由于EVA材料的众多优良特性及其广阔用途，并鉴于其他人员的研究，本文将从通过直流辉光等离子体对EVA材料表面进行改性并通过接触角的测量研究其亲水性能的变化。
文章将从辉光等离子体的作用时间以及温度等方面研究不同条件对于亲水性能的影响，并得出最佳处理时间和温度。
Abstract: an ethylene - vinyl acetate copolymer (EVA) having a good flexibility and impact resistance, a filler compatibility, heat sealability, resistance to environmental stress cracking resistance, low temperature resistance and good optical properties, as well as safe and nontoxic. and other characteristics, so its use is very wide [1]. However, since the EVA surface energy is lower, the poor compatibility with the polar polymer, the adhesion strength is small, thus limiting the scope of its use [2,3], it takes the EVA surface modification. Due to the many excellent features of EVA material and its broad purpose, and in view of other personnel from the DC glow discharge plasma of EVA material surface modified and the hydrophilic performance changes by contact angle measurements. Article from the glow discharge plasma, the role of time and temperature, etc., to study the impact of the different conditions for hydrophilic properties, and optimum processing time and temperature.1.1前言随着科技研究的深入和发展，高分子材料（如塑料，纤维等）的用途和用量都得到了极大的发展。
低温等离子体处理挥发性有机物的研究进展
第50卷第4期2021年4月应用化工Applied Chemical IndustryVol.50No.4Apr.2021低温等离子体处理挥发性有机物的研究进展夏诗杨蔦米俊锋I,杜胜男蔦邵长军2(1.辽宁石油化工大学石油天然气工程学院，辽宁抚顺113001；2,沈阳科瑞尔科技有限公司，辽宁沈阳110000)摘要:针对治理大气中有害物质挥发性有机物(VOCs),阐述并归纳了吸附、冷凝、燃烧、光催化等现有处理技术中的工艺特点，介绍了目前典型技术中极具有研究前景及应用价值的低温等离子体净化技术的工艺原理及研究进展，综述了低温等离子体催化协同技术的催化剂分类及放置方式，重点突出催化协同对处理效果的优化作用，指出了今后低温等离子体催化协同处理挥发性有机物的可能发展方向。
关键词:低温等离子体;挥发性有机物;催化剂;催化;优化中图分类号:TQ630.9；TQ150.9文献标识码:A文章编号：1671-3206(2021)04-1130-06Research progress of non-thermal plasmatreatment of volatile organic compoundsXIA Shi-yang1,MI Jun-feng1,DU Sheng-nan9SHAO Chang-juri(1.College of Petroleum Engineering,Liaoning Petrochemical University,Fushun113001,China；2.Shenyang Keruier Technology Co.,Ltd.,Shenyang110000,China)Abstract:For the treatment of harmful substances volatile organic compounds(VOCs)in the atmosphere, the process characteristics of existing treatment technologies such as adsorption,condensation,combustion,photocatalysis,etc.are described and summarized, and the process principles and research progress of non-thermal plasma purification technology with great research prospects and application value in typical technologies are introduced.The classification and placement of catalysts for non-thermal plasma catalytic synergistic technology are reviewed,with emphasis on the optimization of catalytic synergy on the treatment effect,and the possible development direction of non-thermal plasma catalytic synergistic treatment of volatile organic compounds in the future is pointed out.Key words:non-thermal plasma；volatile organic compounds；catalyst；catalysis；optimization随着我国城市化和工业的不断发展，大气环境中作为pm2.5,pm10的前体主要成分VOCs(挥发性有机物)污染物的大量排放引起人们越来越多的关起光化学烟雾和雾霾等现象,对人体健康和自然环境都产生严重的危害3],针对VOCs的处理技术上包括物理方法和化学控制两种处理方式，各种处理注。
低温等离子体法制备超亲水PE薄膜及其性能研究
关键 词 ： 等 离子体 ；聚 乙烯薄膜 ；接枝 ； 超 亲水；丙烯酸 中图分 类号 ： Ｔ Ｑ３ ２ ５ ． １ ２ 文献标志码 ： Ａ
０ 引 言
聚 乙烯 （ Ｐ Ｅ） 是 聚烯 烃高 分 子材 料 ， 是 有机 高 分 子 材料 中应用 较广 泛 的一种 ［ １ ］ 。但 是 聚合 物存 在 材
如果 将 常压低 温 等离子 体表 面处 理技术 和 表面接 枝 技术 结 合起来 对 聚 乙烯 薄 膜 进 行 亲水 改 性 ， 既 能 提 高 亲水 改性效 果 ， 又能 有 效 解 决 时效 性 问 题 。等 离
１ 实验部分
１ ． １ 实 验试 剂
子体改性过程 中， 除处理功率 、 处理 时间外 ， 放 电气 体 的选 择对改 性 的效果 的影 响也 很 明显 。研 究者体 （ Ａｒ ／ （ ） ２ ） 为 工作 气体 ， 通过常压低 温等 离子体技 术对聚 乙烯薄膜表 面 引发接枝
丙烯酸改性 ， 从 而制备 出一种超 亲水聚 乙烯薄膜 ， 并用 Ｉ Ｒ、 ＡＦ Ｍ、 接触 角仪 对其进行表征 。结果表 明： 最佳 工艺条件
是８ ５ ｗ、 ２ ｍｉ ｎ ； 两通装置优 于单通 ； 使 用 Ａｒ ／ Ｏ２ 混合 气体低 温等 离子体技术和 丙烯酸接枝技 术对聚 乙烯薄膜进 行改 性 效果优 于使 用单一 Ａｒ 低 温等 离子体技术 ， 前者接 触角可降低 至 ８ ． ７ ８ ±３ 。 ， 并且可稳 定在 ｌ １ ． ８ Ｏ ±３ 。 ， 具有 良好 的
常选 用 Ａｒ 、 Ｈｅ 、 Ｏ ｚ 作 为 放 电气 体 ， 各 有 其 缺 点 。选
收 稿 日期 ： ２ Ｏ １ ２ １ ２ Ｏ ４
丙烯 酸 （ Ｃ ａ Ｈ Ｏ 。 ， 分析纯 ， 杭 州长征 化学 试 剂有 限公 司 ） ； 丙酮 （ Ｃ 。 Ｈ Ｏ， 分 析纯 ， 浙 江 三 鹰 化学 试 剂
等离子体在医用材料表面改性中的应用
材 料 、 循环设 备 以及 医药等方 面 。功能性 、 学特 外 力
体 。在 医用高 分 子 领 域 主要 应 用 的是 冷 等离 子 体 ， 亦 称 低温等 离子体 。 由于 其 中的离子 、 自由基 、 中性 原子 或分 子等 粒 子 的 温度 接 近 或略 高 于 室温 ， 称 故
直接的等离子体表面处理是将材料暴露于非聚 合性气体（ 如氩、 氧等 ） 利用等离子体中的能 氮、 中，
量粒 子和 活性 物 种 与 材 料 的表 面 发 生 反 应 ， 其表 使 面产 生特 定 的官 能 团 ， 引起 高分 子 材 料 结 构 的变 化 而对 高分 子 材料进 行 表面 改性 。
特定 的官 能 团或 其 它高 分 子 链 ， 可 避 免 因 加工 而 还
性和 生物相容 性 是 医用材 料的 三 要 素 ， 般 材料 很 一
难兼 备。在三 要 素 中， 能 满足 功 能 性 和 力 学特 性 对 要求 的材料 ， 用表 面 改 性 的 方法 便 能 获 得 良好 的 生
关 键词 ：非织造 布 ； 离子技 术 ； 用材料 ； 面改性 ； 用 等 医 表 应
中圉分类 号 ：Ｔ １６ ４ 文献 标识 码 ： Ｓ７ ． Ａ 文章 编号 ：０ ５２ ５ （０ ６０ —０００ １０ —０４ ２０ ）６０ ３—５
ｌ 前言
医用生物材料的含义是指用于取代、 修复活组 织 的天 然或人 造 材 料… 。 它一 般 包 括 高 分子 材 料 、
分 子材 料属于 生物 “ 性 ” 料 ， 能 为种 子 细 胞的 惰 材 不 附着和 生长提供 良好 的生物 界面 。为 了使材 料具有 良好的 细胞亲 和性 ， 对 材料 进 行 表 面 改性 。与 其 需 它表面 改性 方法 相 比， 离 子 体法 既能 较 容 易地 在 等 材 料表 面引入特 定 的官 能 团 或其 它 高 分 子链 ， 可 还 避 免 因加工 而使支 架材 料表 面改性 效果 降低 或丧失 的优点 。 国内外 曾有多个 课题 组研 究 了不 同气体等 离子 体 对 医用 高 分 子 材 料 表 面 细 胞 亲 和 性 的 影 响ｌ． １１ 引。实验 表 明， 经过 各 种含 氮 等 离 子 体 （ 态 气 酰胺 、 基化合 物 及 氨气 ） 理 后 ， 在材 料 表 面 引 胺 处 能 入氨基 ， 促进 了细胞 的粘 附 和生长 ， 同时材料 表面氯 基 的数 量和 密度对 于细 胞 的粘 附有 重要 影响 。但是 简单 的等离子体 表 面处 理能够 在短 时 间 内赋予 材料
等离子体在化学合成中的应用与研究进展
等离子体（plasma）： 高度电离的气体，电子、离子、分子、原 子、光子等不同粒子组成的气态混合物，称为 物质的第四态。正负粒子所带电荷相等，整个 体系呈电中性。导电，受电磁场影响。
自然界：闪电，极光，大气电离层，恒星， 星际空间；物质存在的普遍形式 气体放电（电场作用下气体被击穿而导电） 人工 辉光放电，电弧放电等 微波加热，激光加热，高能粒子轰击等 高温等离子体（几万到几千万度） 低温等 离子体 热等电离率较低，电子温度远高于离子温度， 离子温度可与室温相当 与现代工业生产关系更为密切
等离子体技术的迅速发展提出了在化学合成 等领域在原有工业技术基础上引入等离子体 的潜在应用
原理及应用
•化学实践中常用最高温度不超过2000K。等离子 体技术用于高温化学反应的尝试 •物理状态的变化以及引起变化的物理因素的作 用都有可能影响化学变化的进行。物质由气体变 为等离子体，化学行为必然发生变化
参ห้องสมุดไป่ตู้文献
1.等离子体化学与工艺 赵化侨编著 中国科学技术大学出版 社 1993 2.等离子体技术 B.格罗斯等著 科学出版社 1980 3.孟月东等 物理，2006，2：140-146 4.陈韩飞等 石河子大学学报（自然科学版），2005，23 （6）:676-679 5.符冬菊等 煤炭转化，2005，28（3）87-92 6.王忠等 云南大学学报(自然科学版),2005，27(3A):56-59 7.柳纳生 青海师范大学学报(自然科学版),2003，3：40-42 8.李明伟等.化学工业与工程，2002，19（1）：43-49 9.于开录等 化学进展，2002，14（6）:456-461 10.代斌等 中国科学（B辑），2001，31（2）：174-177 11.Furukawa K.等 Chem. Phys. Lett.,2000,318:22
等离子对塑料的影响
等离子对塑料的影响等离子技术作为一种新型的表面处理技术，在塑料表面改性和功能化方面具有广泛的应用前景。
是一个备受关注的话题，研究人员们通过实验和理论模拟探索了等离子对塑料材料性能的影响机制。
本文将深入探讨等离子对塑料的影响及其潜在应用。
塑料作为一种常见的材料，在工业生产和日常生活中被广泛使用。
然而，塑料的表面特性往往限制了其在特定应用领域的应用。
等离子技术可以通过介入塑料表面，改变其表面性质，从而赋予其新的功能。
等离子对塑料的影响首先体现在表面特性的改善上，例如增加表面能、增强耐磨性、提高润湿性等。
实验研究表明，等离子处理可以使塑料表面发生化学改变，如引入不饱和键、羟基、羰基等功能团，从而增加塑料表面的活性。
这些功能团的引入可以进一步增强塑料与其他材料的结合力，提高其耐久性和稳定性。
另外，等离子还可以减少塑料表面的缺陷和污染物，提升其光学透明度和机械性能。
除了改善塑料的表面性质，等离子还可以实现塑料功能的多样化。
例如，通过等离子处理，可以使塑料材料具备抗菌、抗静电、防紫外线等功能，拓展了其在医疗、电子、光伏等领域的应用范围。
等离子对塑料的功能化改造将有助于提升塑料在高端应用中的竞争力，促进材料科学领域的发展。
在探讨等离子对塑料的影响时，需要考虑到不同等离子源对塑料性能的影响差异。
常见的等离子源包括氧气、氮气、氩气等，它们对塑料表面的处理效果不尽相同。
以氧等离子处理为例，可以明显改善塑料表面的润湿性和黏附力，但也可能导致表面氧化或过度交联等问题。
因此，在选择等离子源时，需根据塑料的具体材质和应用需求做出详细考量。
近年来，随着纳米技术的发展，利用等离子处理实现对纳米材料的修饰成为一种新的研究热点。
等离子技术可以在纳米材料表面形成致密的功能膜，改善其稳定性和光学性能。
这种基于等离子的纳米材料改性方法为塑料复合材料的设计带来了新的可能，有望在微电子、传感器等领域有所突破。
除了在材料科学领域，等离子对塑料的影响还在环境保护和能源利用方面发挥重要作用。
低温 等离子 表面处理
低温等离子表面处理是一种利用等离子体进行表面处理的工艺，可以在常温下对材料表面进行处理。这种处理方法能够改变材料表面的物理、化学和机械性质，提高表面的附着力和亲水性，增强材料的抗污、抗菌和抗氧化性能。
低温等离子表面处理可以应用于各种材料，如塑料、玻璃、陶瓷、金属等行业的产品的表面性能。
低温等离子表面处理的基本原理是利用高压电场将气体转化为等离子体，并在等离子体中注入各种活性粒子，如电子、离子、自由基和激发态粒子等。这些活性粒子与材料表面发生化学反应，从而改变表面的化学结构和物理形态，提高表面的附着力和亲水性。
低温等离子表面处理的优势在于处理过程中不会对材料本身造成损伤，而且处理时间短，效率高。此外，这种处理方法还可以通过调整工艺参数来控制表面的性质，以满足不同应用的需求。
总的来说，低温等离子表面处理是一种有效的表面处理方法，可以广泛应用于各种材料和行业，提高产品的表面性能和附加值。
低温等离子体技术的科学原理及应用
低温等离子体技术的科学原理及应用低温等离子体技术（Low Temperature Plasma Technology）是指在大气压以下（通常是1～1000帕）下，用电、激光、微波等外部能量激发气体分子、原子和离子，形成高度电离的气体体系，从而产生低温等离子体，达到处理材料、增强表面改性和清洗等目的的一种技术。
该技术被广泛应用于医疗、半导体、光电子、航空航天以及环境治理等多个领域。
一、科学原理低温等离子体技术的科学原理可以概括为“电离、激发、反应和沉积”。
在大气压以下的低温等离子体环境下，气体分子与外部激发能量（如电场、微波、激光等）相互作用，电子从分子或原子中脱离形成带电离子。
这些带电离子又会与气体分子或原子相互碰撞，使得气体分子或原子处在激发态中，从而形成高度活性的氧化剂、还原剂、离子束等。
这些物种会在表面上发生一系列的化学反应，形成相应的表面结构或分子，从而实现表面的改性、粘接、润湿等。
二、应用低温等离子体技术的应用非常广泛。
下面列举几个常见的应用。
1、医疗领域低温等离子体技术被应用于医疗领域，主要用于杀灭细菌、消毒和脱除异物等方面。
例如，利用低温等离子体技术可以在手术室、病房等场所对空气进行消毒。
同样，在骨科、皮肤科等领域，低温等离子体技术可以用于治疗感染性创面、去除表皮刺等消毒和治疗方面。
2、光电子领域低温等离子体技术在光电子领域应用广泛。
例如，在液晶显示器等光电子器件中，低温等离子体技术可以用于去除表面有机污染物，使得器件的表面更加平滑，从而减少光电子器件在运作时的漏电流和热效应。
3、环境治理领域低温等离子体技术可以用于处理废水、废气等环境治理中的问题，从而减少环境污染。
例如，在废水处理中，低温等离子体技术可以用于处理废水中的有机污染物、重金属等，以降低废水中的有害物质浓度。
同样，在废气处理中，低温等离子体技术可以用于过滤农村生活废气、工业废气等。
4、材料领域低温等离子体技术被广泛应用于材料领域，主要用于清洗、粘接、涂覆等方面。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
低温等离子体在聚合物表面改性中的研究现状及进展摘要概要介绍了目前低温等离子体在材料表面改性方面的研究进展,对国内外利用等离子体对高分子材料的表面改性方法做了简要介绍，文章简要地介绍了近几年来低温等离子体研究在我国的发展,介绍了一些有关低温等离子体的热点研究课题,同时指出低温等离子体技术在各类高分子材料加工中的巨大应用前景。
关键词低温等离子体,聚合物表面改性, 医用材料,应用现状Abstract Polymer surface modification is always one of the most important projects in polymer materials engineering. And it is a convenient, effective and healthy method to modify polymer by low temperature plasma. Low temperature plasma physics and technology play an increasingly portent role in scientific research. This paper introduced the mechanism of modification, which includes radical producing, surface cross linking, surface roughing, polor groups introducing and surface etching. Besides, we also reviewed the applications of low temperature plasma in polymer materials modification. No matter what kind of soils or chemical fibers all can be treated to get satisfied results by low temperature plasma surface modification.Keywords: low temperature plasma, polymer surface modification, biomedical functional materials low temperature plasma application低温等离子体是指在直流电弧放电、辉光放电、微波放电、电晕放电、射频放电等条件下所产生的部分电离气体。
中国是一个发展中国家,科学技术的基础比较薄弱.我国等离子体技术的研究与应用主要是在向西方发达国家的学习中发展起来的.当然,在学习与应用的过程中,我们的研究人员也有所创新,形成了一些自己的特点. 20世纪七八十年代起,等离子体表面改性开始蓬勃发展,目前已形成一个独立的研究方向,主要针对金属、聚合物,生物功能材料等方面.1 聚合物表面改性的方法聚合物表面能的降低———聚合物表面氟化聚合物表面的改性一方面是提高其表面的表面能,另一方面是进一步降低它的表面能,赋予聚合物良好的防水防油性和光学性能。
表面氟化就是达到这一目的有效手段。
2低温等离子体在对聚合物材料的表面改性中的应用聚合物材料由于具有良好的性能而广泛地应用于包装、航空、印刷、生医、微电子、汽车、纺织等行业.但日益增长的工业发展水平对聚合物材料的表面性能如粘附性、浸润性、阻燃性、电学性能等提出了更高的要求,利用等离子体对其进行表面改性已经引起研究人员的广泛兴趣.聚合物材料的浸润性与许多领域有关,如印刷、喷涂和染色等.但由于聚合物材料表面自由能低,故而导致浸润性能不好.用化学的方法来改善其特性不但会损坏聚合物基质,而且还会放出大量有毒性的水,同时还需消耗大量的能量,成本高;而用低温等离子体处理克服了这些缺点,即省水省电又不污染环境.超高系数聚乙烯纤维(UHMPE)由于具有密度低、张力模量高等很好的纺织特性且对冲撞能量有吸收能力,故被广泛应用于许多合成材料中.但其有表面惰性,在合成材料中吸附能力差.低温等离子体可以提高UHMPE纤维化合物的粘附性.用氧气、氮气、氦气、氩气、氢气和甲烷等离子体来处理聚乙烯对苯二甲酸脂即PET,结果表明,PET膜的浸润性可以得到提高,其改善程度取决于气体种类.在金属表面上聚合有机物或使聚合物的表面金属化都涉及到聚合物与金属之间的粘附性问题.如具有好的热稳定性,低介电常数的氟塑料聚合物的表面金属化在微电子工业领域中有很好的应用潜力.但由于大多数氟聚合物的物理和化学上的惰性,使得金属在其上的粘附能力很低。
采用机械粗糙法,氧气、氮气、氩气低压等离子体和产生中间层法对聚丙烯进行处理,研究金属在其上的粘附特性,结果是机械粗糙法在提高聚丙烯与铜之间的粘附力方面有效,但等离子处理会导致更好的结果,尤其是Ar等离子体.用等离子体聚合丙烯酸中间层含有C—O键表现出非常强的粘附性.聚合物膜可分为极性聚合膜和非极性聚合膜.非极性聚合膜的电介体在生物和医药领域作用很大,但其电核存储能力和存储稳定性并不令人满意,而极性聚合膜的电介特性很好,但价格昂贵,因此从实用出发,如何提高非极性膜的电特性是很有价值的研究工作.用SF6,O2和Air等离子体对聚丙烯膜表面处理,由于改性过程中有隧道效应,增加了表面阱密度,尤其是C—F, C C , C O键的引入,就像一个深阱一样可以使得存储电核的能力和稳定性提高了50%.聚合物广泛应用于建筑材料、交通和电子工程中,但由于其独特的化学组成而易于燃烧,故阻燃性成为很重要的需求.在聚酰氨6聚合物表面上用等离子体聚合法形成1层50μm厚的聚硅氧烷,使热传导率下降30%,且产生了许多不完全阻燃反应.3低温等离子体在医用功能材料的表面改性中的应用由于低温等离子体的独特特性,最近几年在生物医药领域中已经引起人们越来越多的注意和兴趣.如用等离子体杀菌;分离薄膜的等离子体改性,用于降低蛋白质的吸附解决薄膜的污染问题;在玻璃基片上用等离子体喷涂,或将粒子束辅助沉积与物理气相沉积中离子注入相结合;在钛金属上形成含羟基的磷灰石来研究骨移植;研究可用做生物材料的有机化合物、金属、聚合物等材料的生物相容性.利用聚合物、金属材料制成的生物功能材料已广泛应用于人造器官、组织移植、血管手术等方面.由于血液对异体材料非常敏感,故材料的血液相容性在生物相容性中非常重要,这直接关系到临床使用的安全性和有效性.研究表明血液相容性与材料基片的表面特性如表面亲水性、表面的化学组成有关.经过二氧化硫等离子体处理后,纤维蛋白的吸附由原先的95%下降到54%,血小板的吸附也大大下降,材料的血液相容性得到提高.又如,有一些研究小组在材料中引入某些功能团如磷,可以提高生物环境与功能材料间的血液相容性。
最近,等离子体技术在生物医药领域中又有一个新的应用趋势,即等离子体化学微图形技术.用于移植、组织培养或其他用途的人造生物材料必须与所处的生物环境有生物相容性.提高聚合物材料生物相容性的早期方法是准备含与细胞外介质(ECM)相似的氮和氧的功能团的基片.目前,在发展需粘附细胞的生物相容性表面时,集中在固定ECM蛋白质于基片表面上.对于那些不需要粘附细胞,如血细胞的材料表面改性所使用的技术是产生具有高度惰性的表面,如氟化的碳氢化合物,或具有生物活性的分子禁止细胞固着,或产生具有高度亲水性的基团等.如果对于整个微图形表面生物相容性或生物惰性都能得到保证,那么微图形细胞培养可以在生物工程中发挥极大的作用.4结语综上所述,表面改性是改善材料表面性能的最直接、最有效的途径。
要实现理想的表面改性,需要兼顾材料本身的机械、物化性能。
低温等离子体技术综合了这两个方面而成功地应用于材料表面改性,但由于等离子体反应及等离子体与材料表面相互作用过程的复杂性,在对等离子体表面改性反应的了解、对处理条件的控制以及对处理效果的有效表征方面还有待于完善。
低温等离子体技术正广泛应用于金属材料、聚合物材料、生物功能材料的表面改性的研究,有的已经投入生产.尽管低温等离子体技术对材料的表面改性范围越来越广,但对各种粒子与表面相互作用的机理,人们还了解得不清楚,有待进行理论研究.一旦有所突破,必将对其应用产生积极作用.[21]殷明志,姚熹·[J]·功能材料,2003,34(1)∶103~105[28]阎卫东,李丹等·[J]·高等学校化学学报,2002,23(2)∶330~332[47]范晓丹,徐廷献等·[J]·材料导报,2002,16(6)∶62~64[15]黄静欢,丁建东.生物医用高分子材料与现代医学[J].中国医疗器械信息,2004,10(4):1~5.[17]赵华侨.等离子体化学与工艺[M].中国科学技术大学出版社,合肥,1993:1~50 10 Chen Jierong, Wang Xueyan, Tomiii W. Wettability of poly(ethylene terephthalate) filmtreatedwith low-temperature plasma and their surface analysis by ESCA. Journal of Applied Polymer Science, 1999,72:1327~133319 MullerM, Oehr C.Plasma aminofunctionalisation of PVDFmicrofiltration membranes:comparison of the in plasma modificationswith a grafting method using ESCA and an amino-selective fluorescent probe. Surface and CoatingTechnology, 1999(116 119): 802~80721Wang Changxiang,Chen Zhiqing. Design of HA/Tibiomedical implants with the use of ion-beam-assisted deposition. Journal of Bio-medical Engineering,1999, 16(2):140~14228Lahann J, Klee D, Thelen H, et al. Improvement of haemocompatibility of metallic stents by polymer coating. Journal of Materials Science:Materials in Medicine, 1999(10):443~448[49]容建华,杨振忠等·[J]·科学通报,2000,45(15)∶1627~1630[38]何红运,庞文琴·[J]·应用化学,2002,19(6)∶588~590[13]吴庆华,逄杰斌等·[J]·高分子学报,2001,(4)∶538~540[29]于波,陈靖等·[J]·有机化学学报,2003,19(2)∶119~124Abstract:This paper briefly reviews the research state of surface modification with cold plasma. Many properties of materials like micro hardness, corrosion resistance, and terminological properties of metal, wet ability, hydrophilic, and adhesion of polymer and biomaterials’ biocompatibility, often determine their application. The cold plasma can only influence material’s surface properties, but cannot change its bulk property. For example, to metal like stainless steel,N2ion source ion implantation can form iron’s nitrides like Fe2N,Fe3and Fe4N which can improve its micro-hardness and corrosion resistance; O2, N2plasma can induce the formation of micro-pinhole on the surface of polymer materials, that improves their wet ability and adhesion properties. The high-molecular material like poly polymerized on biomaterials using plasma polymerization can reduce the adsorption of blood platelet. Therefore cold plasma has a good foreground at the modification of materials.。