高分子材料表面改性是目前材料科学最活跃的领域之一,近年来,随着等离子体技术的不断发展,利用等离子体进行表面改性已成为研究的热点。等离子体（plasma）是离子和电子群近似电中性的集合体,等离子体分为高温等离子体和低温等离子体。高分子材料表面改性通常用的是低温等离子体。经过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,例如产生刻蚀、形成致密的交联层以及引入极性基团,使材料的亲水性、粘结性、生物相容性等得到改善。同时低温等离子处理只作用于高分子材料表面(通常为几至几十纳米),不影响基体的性能。此外,低温等离子体技术具有易操作、加工速度快、处理效果好、环境污染小、节能等优点,因此在高分子材料表面改性处理中得到广泛的应用。

低温等离子体表面处理在高分子材料改性中的应用

等离子体表面处理在高分子材料改性中的应用,主要表现在下述几方面：

1、改变表面亲疏水性

一般高分子材料经Ar，N2，CO，NH3，02，H2等气体等离子体处理后接触空气会在表面引入一COOH、-C=0、一NH2、-OH等基团，增加其亲水性。而经含氟单体如CF4，CH2F2等气体等离子体处理则可氟化高分子材料表面增加其憎水性，通过等离子体表面处理可提高疏水性高分子材料表面对水的润湿特性。但是，这种改变往往是暂时性的，经过一定时间己获得的润湿性将退化，原因是一般导入材料表面的极性基团尺寸小且量也少，为使表面自由能降低，引入表面的极性基团有向内部翻转的倾向。

2、增加黏接性

等离子体处理能很容易在高分子材料表面引入自由基极性基团或活性种,它们或者与被粘合材料、粘合剂面形成化学键,或者增加了与被粘合材料、粘合剂之间的范德华力,达到改善粘接的目的。这种处理不受材料质地的限制,不破坏材料本体力学性能,远远优于一般的化学处理方法。

3、改善印染性能

等离子体表面处理一方面能增强被处理材料表面粗糙度,破坏其非晶区甚至晶区,使处理材料表面结构松散,微隙增大,增加了对印染油墨分子的可及区另一方面,表面引入的自由基极性基团,使处理表面易于以范德华力、氢键或化学键吸附染料油墨分子,从而改善材料的印染性能。

4、在微电子工业中的应用

等离子体技术在微电子工业领域中主要用作集成电路制备中硅片表面高分子覆层的刻蚀、去除改善聚合物电子元件表面电性能增加高分子绝缘膜与线路板的黏接性能等。

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,改变表面润湿性、表面电位、表面能极性分量和色散分量以及表面微结构,可以达到改善高分子材料生物相容性的目的。并且等离子体具有优良的杀菌能力,这也是等离子体表面处理在医学领域被重视的原因之一。这种杀菌效果不仅是等离子体中活性基团作用的结果,等离子体放射的紫外线也起着很大的作用。

低温等离子体表面处理技术（Low temperature plasma surface treatment technology）具有良好的经济效益和社会效益,已逐步渗透到了整个工业领域,也成为高分子材料表面改性研究热点之一。