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等離子體處理是一種即改變高分子材料表面性能,也改變材料表面形貌的技術(shù)。高分子材料可以通過(guò)等離子體處理后輕易地使其具有親水性或者拒水性。在改性過(guò)程中,拒水或者親水基團(tuán)由于在等離子體狀態(tài)下反應(yīng)被引入到高分子材料表面。在等離子體狀態(tài)反應(yīng)下,激發(fā)態(tài)粒子起到了十分重要的作用。首先激發(fā)態(tài)粒子奪取高分子主鏈上的氫原子形成自由基,然后主鏈自由基與其他激發(fā)態(tài)粒子或者自由基發(fā)生反應(yīng),使得在高分子材料表面生產(chǎn)拒水或者親水基團(tuán),從而使材料具有拒水或者親水性。另一方面,等離子體狀態(tài)下的其它粒子(如電子、離子等)在反應(yīng)過(guò)程中不斷轟擊材料表面,在材料表面引發(fā)降解反應(yīng)。結(jié)果在材料表面生成了大量低分子產(chǎn)物,而且還侵蝕了材料表面。

因此,在等離子體表面處理的過(guò)程中,材料表面同時(shí)發(fā)生著引入基團(tuán)反應(yīng)和降解反應(yīng)。而降解反應(yīng)是實(shí)驗(yàn)中希望盡量避免的反應(yīng)。人們?yōu)榱吮苊膺@種有害的反應(yīng),對(duì)等離子體改性技術(shù)進(jìn)行了改善,提出了遠(yuǎn)程等離子體這個(gè)概念。

遠(yuǎn)程等離子體處理是將實(shí)驗(yàn)試樣放置在遠(yuǎn)離等離子體處理區(qū)域的位置上。而通常稱傳統(tǒng)等離子體處理為直接等離子體處理或者常規(guī)等離子體處理,以區(qū)別遠(yuǎn)程等離子體處理。等離子體中包含電子、離子和激發(fā)態(tài)粒子。這些粒子在復(fù)合的過(guò)程(電子與正離子復(fù)合、正離子和負(fù)離子復(fù)合、激發(fā)態(tài)粒子和激發(fā)態(tài)粒子復(fù)合)中消失,它們的復(fù)合速率分別是:10^-7、10^-7、10^-33cm3/s。所以,在等離子體中激發(fā)態(tài)粒子比電子和離子的壽命更長(zhǎng)。遠(yuǎn)程等離子體技術(shù)正是基于等離子體氣氛中各種活性粒子的存活壽命不同的特點(diǎn)而提出的。與常規(guī)等離子體一樣,遠(yuǎn)程等離子體區(qū)含有激發(fā)態(tài)的原子、離子、分子以及分子碎片等活性粒子,但是由于處理區(qū)域與放電區(qū)域被適當(dāng)分離,短壽命的電子、離子的濃度迅速衰減,所以長(zhǎng)壽命的亞穩(wěn)態(tài)原子、活性自由基等具有化學(xué)活性的離子的濃度較高。同時(shí),還將電子、離子等粒子對(duì)材料表面的有害影響盡可能的降低。

遠(yuǎn)程等離子體不僅具有常規(guī)等離子體的特點(diǎn),還具有以下優(yōu)點(diǎn):遠(yuǎn)程區(qū)域中活性粒子的能量適中,等離子體聚合反應(yīng)溫和、副反應(yīng)少、可控性強(qiáng);放電區(qū)域與處理區(qū)域相分離,減輕了因離子轟擊、紫外輻射及激發(fā)源(如微波)的電磁場(chǎng)對(duì)載體材料及沉積聚合物的損傷;可以在敏感載體材料表面上進(jìn)行等離子體聚合;由于單體可以在等離子體的下游區(qū)域引入,避免了等離子體放電區(qū)域中高能態(tài)活性粒子對(duì)單體分子的直接作用,沉積膜的結(jié)構(gòu)容易控制,純度較高;降低了單體在容器壁或內(nèi)電極表面上的聚合。