概述低溫等離子體技術及其改性高分子材料研究進展

鄭洋洋，宋小三，王三反

(蘭州交通大學 寒旱地區水資源綜合利用教育部工程研究中心，甘肅 蘭州 730070)

等離子體是一種在特定條件下電離的氣體物質，被稱為物質的第4態。由帶電的離子、電子以及中性粒子組成，整個體系呈電中性。宇宙中99.9%的物質都處于等離子體的狀態。當電子溫度為3×102～105K時，稱為低溫等離子體。按溫度和熱力學平衡程度，可將低溫等離子體分為熱等離子體和冷等離子體[1]。

相比于其他改性技術，等離子體改性技術有著無可比擬的優勢。擁有較高的能量密度，能夠引發常規條件下難以發生的物理化學反應過程，從而賦予改性材料表面各種優異的性能。同時改性處理只發生在表面層(僅有幾納米到數百納米厚)，并不影響基體的整體性質；照射時間短(為幾秒到幾十秒)，改性效率高；沒有廢料和副產品的生成，不額外產生污染。正是由于等離子體處理技術具有以上眾多優勢，其在高分子材料改性應用方面具有十分廣闊的應用前景。

1 低溫等離子體表面改性的主要技術方法

1.1 低溫等離子體處理

等離子體處理是將樣品材料暴露在非聚合性氣體(Ar、H2、N2、CO、NH3、O2等)等離子體中，利用等離子體轟擊樣品材料表面，在接觸空氣后，會在樣品材料表面引入新的官能團或改變高分子鏈的結構，以改善樣品材料表面的親水性、粘結性以及生物相容性等特性[2]。但同時等離子改性效果具有時效性，即隨著時間的推移，經等離子體處理的高分子材料的改性效果發生明顯的衰減。……