PMMA是具有高透明度的常用高分子材料，全称为聚甲基丙烯酸甲酯，俗称有机玻璃，是由甲基丙烯酸甲酯（MMA）聚合而成的高分子化合物，具有化学性能稳定、透光性好、机械强度高、易于加工、价格低廉的优点，广泛应用于光学器件、生物医学及建筑等领域。

由于这种材料是疏水的，为了提高PMMA的附着力，可以采用低温等离子体表面处理技术提高PMMA表面的附着力。

等离子体是由各种离子、电子、自由基及原子等组的而成的复杂混合体。低温等离子体是指在等离子体放电过程中，重粒子温度比电子低的多，引起温度不平衡，从而整个等离子体系的温度低，也称之为不平衡等离子体。

采用低温等离子体对PMMA材料表面改性有以下优点：

第一是温度低，符合PMMA材料温度敏感特性的需要；

第二是只涉及表面纳米级的改性，对材料表面破坏性小；

第三是表面改性均匀；

由于PMMA衬底对温度敏感，故改性时温度不能太高，而低温等离子体对材料改性特点符合这一要求，因此可以采用低温等离子体处理PMMA衬底来提高附着力。

PMMA等离子处理提高亲水粘接性原理

用氧等离子体对PMMA表面进行轰击处理的同时，部分极性基团以及色散基团产生在PMMA的表面上，使得PMMA表面能增加。氧等离子体对极性基团的影响更大，氧等离子体处理后添加的极性基团的量远大于色散基团的数量。极性基团包括羟基（-OH）和羰基（C=O）以及含量占比最多的碳酸酯基（RO-CO-OH）。羟基可以起到提高粘合强度的作用，因为当两种材料进行表面接触操作，并粘合在一起时，两个物体接触部分的表面上的羟基之间发生反应形成-O-共价键，并生成H2O，可以大大提高两个物体表面的粘合强度。

PMMA等离子处理前后水滴角对比

材料的表面性质与表面能有关，表面能不能实现直接测量。当水滴滴在聚合物表面时，在液体-固体-气体三相交界处的夹角为接触角，且材料的亲水性越好则接触角越小。表面能的测量可以根据表面能和接触角之间的关系改变为对接触角的测量，聚合物材料表面的水接触角与表面能之间存在负相关关系，即接触角越小，表面能越大。所以，具有较高亲水性程度的PMMA材料总是具有较高的粘合强度。

经过等离子处理后的PMMA水接触角的减小表明，其表面发生了氧化，亲水性增加如图1.1（a）（b）所示

图1.1 PMMA等离子处理前后水滴角对比（a）处理前（b）处理后

在氧等离子体处理过程中，PMMA表面会产生自由基，这些自由基可以与大气中的氧反应生成C-N、C-O和O=C-O等亲水官能团，这些含氮、含氧官能团与水分子中的游离H形成弱氢键，是表面亲水性增加的主要原因。