4  低温等离子体材料表面改性方法

低温等离子体对材料表面改性方法，主要有表面的等离子体活化处理、等离子体聚合和等离子体活化-接枝聚合等[1]。

等离子体活化处理是将材料表面暴露于非聚合性气体等离子体中，利用等离子体中的自由基、离子、电子等高能态粒子与材料的表面作用，通过物理、化学方法使表面结构发生变化，达到改性的目的。如在聚合物链发生断链、降解和交联等反应，在其表面具有极性基团，也可以产生在聚合物链自由基等活性基团，暴露在空气中，这些自由基可与氧气反应，在其表面形成过氧或氢过氧等极性基团。非聚合性气体包括非反应性和反应性气体。是指非反应性气体，氩等惰性气体，等离子体处理，惰性气体原子不结合的聚合物链；反应性气体是指一些无机气体或易挥发的无机化合物，如 O2、N2、CO2、H2O、NH3、SO2、CF3Cl、H2/N2、CF4/O2、空气等[2, 3]，在等离子体处理时，气体原子或分子结合到聚合物链上，形成官能团。

等离子体改性，先将材料暴露于聚合性气体等离子体中，材料表面沉积一层较薄的聚合物膜。几乎所有的有机物都能聚集在辉光放电的条件，如正构烷烃和芳香烃，胺，有机醇，不限于含不饱和烯烃[2]。与常规的化学聚合相比，等离子体聚合物在结构上能形成高度交联、支化的网状结构，其热稳定性、化学稳定性良好，成膜均匀致密，与基材表面结合牢固，可赋予载体材料表面一些新的功能，亲水性、疏水性、粘接性、膜透过性、生物相容性等[4]。在对膜的改性时，产生的大量均聚物容易堵塞膜孔，因此常用于制备表面具有致密活性分离层的复合膜。

等离子体活化-接枝聚合是，用等离子体处理材料表面使其活化，然后利用表面产生的活性自由基，诱导引发单体，在材料表面进行接枝聚合，一般有活化-接枝两步法和活化-接触空气-接枝三分步法两种。活化-接枝两步法先是在无单体环境中对材料表面进行等离子体活化，然后立即让单体(气相或液相)与材料表面接触进行接枝反应，能在很大程度上避免单体的均聚和长链接枝。活化-接触空气-接枝三步法是在等离子体活化后，将材料接触空气，其表面活性自由基与空气中的氧反应生成过氧化物自由基或二过氧化物自由基，过氧化物性质不稳定，受热分解成活性自由基，再与单体发生引发接枝聚合反应。等离子体活化接枝遵循自由基聚合机制[5]，过程容易控制，接枝率与等离子体处理功率，处理时间，单体浓度，反应时间，溶剂的性质等因素的影响[6]。