氧等離子體處理提高親水性原理

文章出處：等離子清洗機(jī)廠家 | 深圳納恩科技有限公司| 發(fā)表時(shí)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(fù)粒子（包括正離子、負(fù)離子、電子、自由基和各種活性基團(tuán)等）組成的集合體，其中正離子和負(fù)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(yáng)粒子，在外力作用下帶電粒子的自由移動(dòng)產(chǎn)生了電流，所以等離子體在外場(chǎng)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(jìn)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(tuán)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(guò)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(guò)程中生成大量的自由基,并借助于自由基進(jìn)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(tuán),如羧基、羥基等，羥基是一種親水性基團(tuán)，因此可以改變材料表面的親水性能。而且由于氧對(duì)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(rèn)為是受兩個(gè)因素的雙重影響：（1）氧等離子體對(duì)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(tuán)，例如-OH、-COOH等親水基團(tuán)。需注意的是通過(guò)氧等離子體轟擊進(jìn)行的親水處理一般具有時(shí)效性。