氧等離子體處理提高親水性原理

文章出處：等離子清洗機廠家 | 深圳納恩科技有限公司| 發(fā)表時間：2024-03-14

等離子體（Plasma）是區(qū)別于固態(tài)、液態(tài)以及氣態(tài)之外的另一種物質(zhì)存在形式，稱之為物質(zhì)的第四態(tài) 。主要由帶電的正粒子、負粒子（包括正離子、負離子、電子、自由基和各種活性基團等）組成的集合體，其中正離子和負離子（電子）的數(shù) 目相等，因此，又被稱為等離子體。等離子體區(qū)別于其它三態(tài)，體現(xiàn)在其本身包含帶電粒子和在較高的溫度下，原子、分子被電離或者處于激發(fā)態(tài)的中性自由基被解離成帶電的陰、陽粒子，在外力作用下帶電粒子的自由移動產(chǎn)生了電流，所以等離子體在外場作用下具有類似金屬的導(dǎo)電性能—導(dǎo)電流體。等離子體中存在大量的帶電粒子，因此等離子體的化學(xué)性質(zhì)比較活潑，在一定程度上能夠促進化學(xué)反應(yīng)。

首先，由于氧氣本身作為一種活潑氣體，常溫常壓下，可以與多種物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，那么在等離子體狀態(tài)下，存在更多的活性基團與自由基，這在等離子體處理中有更大的應(yīng)用前景。

氧等離子體處理提高親水性原理

氧是等離子體處理中最常用的反應(yīng)性氣體，高聚物材料在反應(yīng)性氧等離子體作用下，材料表面結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，而且由于氧的化學(xué)活性，可直接結(jié)合到大分子上，從而改變了高聚物材料的化學(xué)組分，高聚物材料在含氧等離子體作用下發(fā)生氧化反應(yīng)如下:
與原子氧反應(yīng)：RH+2O·→R·+H+O2
R1R2+O·→R1·+R2O
RH+O·→R·+OH
與分子氧反應(yīng) R·+O2→ROO·
與過氧化自由基反應(yīng) ROO·+R^、H→ROOH+R^、·
等離子體表面氧化反應(yīng)與通常的熱氧化反應(yīng)不同,它在反應(yīng)過程中生成大量的自由基,并借助于自由基進行連鎖反應(yīng),這樣的連鎖反應(yīng)不僅引入了大量的含氧基團,如羧基、羥基等，羥基是一種親水性基團，因此可以改變材料表面的親水性能。而且由于氧對材料表面的氧化分解起到了刻蝕的作用。此外CO2,CO,H2O,及其他含氧的氣體在等離子體狀態(tài)下也可分解為原子氧,同樣具有氧等離子體的作用。

綜上所述氧等離子體處理親水原理可以認為是受兩個因素的雙重影響：（1）氧等離子體對材料表面的蝕刻效應(yīng)造成了材料表面形貌在納米尺度的改變；（2）氧等離子體處理后在材料表面引入了新的基團，例如-OH、-COOH等親水基團。需注意的是通過氧等離子體轟擊進行的親水處理一般具有時效性。