高分子材料的等离子体表面处理

1、高分子材料的等离子体表面处理摘要阐述了等离子体表面改性技术的作用原理，总结论述了等离子体对高聚物表面作用的几种理论，经低温等离子体处理的高分子材料表面发生多种物理和化学变化，重点介绍了低温等离子体在医用高分子材料、合成纤维材料、薄膜材料中的研究概况和进展。关键词：等离子体；表面改性；高分子材料0引言高分子聚合物材料同金属材料相比具有许多优点，如密度小、比强度和比模量低、耐蚀性能好、成型工艺简单、成本低廉、优异的化学稳定性、热稳定性好、卓越的介电性能、极 低的摩擦系数、良好的润滑作用及优异的耐候性等，因此广泛应用于包装、印刷、农业、轻工、电子、仪表、航天航空、医用器械、复合材料等行业。但其应用范

2、围和使用效益往往会受到表面性能的制约，因此常常需按使用目的改善或变换其表面性能，如材料或部件的粘 着性，高分子膜的印刷性、透过性等。1高分子材料的表面改性高分子材料的各种表面性能的获得取决于材料的表面结构和相关的界面特性，所以高分子材料的界面物性控制是非常必要的。表EI,界瓦的基本有生局分子材料构枸 质质 石|尼性結结乎性X 面能面晶麻化由学学 表官表结交机自电光表IK界面性能光、光电导性粘着性耐屠性润滑性选过性带电性应用领域曹代材料 光学的磁性 光磁性 物辰分离 仿生技术不录储显记存 40vol %混合气体比单独用O2等离子体处理效果更好。另 外，Takahiro44将包覆在电极上的憎水高分

3、子膜等离子体处理后牢固地粘上了一层固体电 解质，能形成一种稳定的电化学传感器。3.5在生物医用材料上的应用等离子体处理高分子材料,有选择地在表面引入新的基团，改变表面湿润性、表面电位、 表面能极性分量和色散分量以及表面微结构，达到改善高分子材料生物相容性的目的。Terlingen等指出，通过采用不同的等离子体处理方式可获得不同化学组成的表面。例如,用CF4等离子体处理可获得氟化表面或类似聚四氟乙烯的表面；表面引入的含氟基团又可以用Ar等离子体可控地去除，由此可获得一系列不同湿润性的表面，适用于用作特定场合的生物医用材料。Piglowski等用全氟烃等离子体处理PET膜,研究了表面湿润性的变化对

4、生物相容性的影响。发现处理后膜吸附白蛋白的保留时间延长，增加了其抗凝血性。而且等离子体修饰无毒、无副作用。Kodama等45发现空气等离子体处理医用PVC管能改善其抗凝血性。曹伟民等46亦发现等离子体处理医用 PVC能提高其抗凝血性。Liu等47用不同的等离子体气体 (如C02、02、N H3、Ar等)处理各类热塑性高分子材 料(如PE、PP、PS、PVC等)表面,引入含0、N基团；在改性的表面引入Fe离子覆层,与未处理样品相比，对细菌的吸附速率和容量大大提高。3.6其他应用Shunsuke等48报道等离子体处理气体分离膜提高其分离系数。一种高分子气体分离膜80C时He透过速率1 X10-4c

5、m3/ cm2 s cmHg, He/ N2分离系数为83;经NH3等离子体处理后 其分离系数达到306。Tadahiro 49报道等离子体处理制备光学防反射膜。Ar等离子体处理PET使与水接触角W 30然后在其表面沉积一层氟化镁，所得膜具有良好的防反射性能和耐久性、抗划性，能广泛用于制备液晶显示装置、镜片及透镜等。Akovali等50报道等离子体处理PET能提高它与PVC共混相容性。4结论等离子体处理作为一种新的表面修饰手段，能快速、高效、无污染地改变各类高分子材料表面性能。不但改善了特定环境下高分子材料的使用性能，也拓宽了常规高分子材料的适用范围，因此吸引了世界各地研究者的兴趣。在探索不同

6、条件下等离子体处理高分子材料表 面以改善不同场合下材料使用性能的同时，也应该研究和建立高分子材料表面-等离子体相互作用模型，为定量设计和控制形成特定功能表面提供理论依据。参考文献1 赵化侨等离子体化学与工艺合肥：中国科大出版社,1993.2 Yasuda H. Plasma Polymerization. Boston: Academic Pres s, 1985 .3 Capitelli M, Celiberto R, Capriati Getal. Plasma Tech no logy , Fun dame ntals and Applicati ons . New York: Ple

7、num Press, 1992.4 dAgost ino R, Plasma Depositi on. Treatme nt and Etch ing of Polymers . Bost on: Academic Press, 1990. Chapman B. Glow Discharge Processes. New York : Joh n Wiley & So ns , 1980. Smith D L. Thin Film Depositio n-Pri ncipals and Practice. New York: McGraw Hill Inc. , 1995.7 Suzuki M

8、, Kishida A, Iwata Hetal . Macromolecules, 1986, 19: 18041808.8 Gilbert C M, Kenth S. Surf. I nt . An al. , 1993, 20: 4419 Yasuda H . Plasma Chemistry of Polymers M . New York:Marcel Dekker, 1976.10 熊艳丽，王汝敏，王云芳.等离子体表面改性在高聚物中的应用进展J.塑料,2005,34( 3) : 19-23.11 杨超，邱高.等离子体表面技术和在有机材料改性应用中的新进展J.高分子材料科学与工程，2

9、001, 17( 6) : 30-34.12 施来顺.EVA等离子体表面接枝丙烯酸的阻燃性能研究J.功能高分子学报，2000,13( 1) : 85-89 .13 XiaoG, Hua B Jetal. J. Mater. Sci. Lett . , 1994, 13( 4) : 280 282.14 Mishra G K, Tripathy M. Book Pap. -Int. Cont . Exhib. , 1992, AAT CC 2330.15 Piglow ski J, Gancar z I et al . Biomat erials , 1994, 15( 11) : 909916

10、.16 Hsieh Y-L , Wu M P. J. Appl. Polym. Sci . , 1991,43: 20672082.17 Hsieh Y-L , Timm D A, Wu M P. J . Appl . Polym . Sci. , 1989, 38: 1719.18 Yasunori T, Masahisa Tetal . Kobunshi Ronbunshu ( Jap.) , 1996, 53( 2) : 96 103.19 Andre M , Hass an Jetal . Macromol. Chem . Phys . , 1996, 197( 7) : 2331 2

11、341.20 Yukiro S, Seiji Tetal . Sen i Gakkaishi (J ap.) , 1995, 51(12) : 580 585.21 高尚林，牟其伍，袁超庭.高分子材料科学与工程.1992, 8(5) : 616522 Hild D N, Schwartz P. J . Mater . Sci. : Mater. Med. , 1993, 4(3) : 481493.23 Woods D Wetal. Adhes. Soc. , Proc. 16th Annu. Meet . Int . Symp. , 1993: 69 72.24 Johan F, Paul

12、G, Schreiber H P. J. Appl . Polym. Sci. , 1994, 5(2) : 285 295.25 Sheu G S , Shyu S S . Compos. Sci. Technol. , 1994, 52( 4) : 489 497.26 Tos hio O, Hiroyuki Ketal . Nippon Set chaku Gakk ais hi(Jap.) , 1993, 29(11) : 497503.27 Ogwa Tetal .Nippon Setchaku Gakkaishi (Jap.) , 1995, 31(12) : 490 497.28

13、 Toshio O, Hiroyuki Ketal . Nippon Set chaku Gakkaishi (Jap.) , 1996, 32(3) : 8185.29 Con ley D J. U . S . U S 5, 275, 882, 1993.30 Guezenoc H, Segui Yetal . J . Adhes. Sci. Technol . , 1993, 7(9) : 953 965.31 Tatoulian Metal.lnt.J. Adhes . , 1995, 15(3) : 177 184.32 Rozovskis G , Vinkevicius Jetal

14、. J. Adhes. Sci. Technol . , 1996, 10( 5) : 399 406.33 Maksimov A Ietal. Izobrete niya, 1992, 37: 228.34 Vladimirtseva E Letal.Ivz.Vyssh .Vcheb n. Zaved., Khim. Tekh nol . , 1993, 36( 5) : 115118.35 Toshio Netal. JP 05, 230, 779, 1993.36 Thomas Hetal. DNI Rep . , 1993, 111: 315 326.37 Takashi H, Mas

15、ao S . JP 05, 295, 679, 1993.38 Mishra G K, Norton M J T . Book Pap . -Int . Con f.Exh ib. . 1993, AAT CC 345356.39 Thuy Bich T. Eur. Pat . Appl. EP 573, 212, 1993.40 Reinhardt K , Divincenzo Betal . Mater. Res . Soc. Symp. Proc. , 1993, 315: 267272.41 Kokubo Y. JP 08, 59, 864, 1996.42 Bin der M , Mam mone R Jetal. PCT Int . Appl. Wo 9314, 881, 1993.43 No naka J. JP 07, 249, 867, 1995.44 Tadahiro I. . JP 04, 262, 251, 1992.45 Kodama M et al . Polym. Prepr . , 1995, 36(1) : 109 110.46 曹伟民，周坤嶙.合成化学.1994, 2(1) : 5762.47 Liu Y, Wang Q D, J. En