等离子表面处理机，一种用于表面处理前处理的一种工艺设备，它具备可以增加表面张力、精细清洁、去除静电和活化表面等功 能，广泛应用于玻璃、金属、线缆、橡胶、塑料、糊盒、糊箱和橡胶表面改性处理。

等离子表面处理机作用原理

等离子表面处理机可以理解为一种产生等离子体的设备，等离子表面处理机的作用原理，就是等离子体的作用原理。

等离子体中的粒子类型较多而且各种粒子的性能也不一样，研究证明对材料表面 起反应的主要是电子，其次是亚稳态粒子。等离子体撞击材料表面时，除了将自身的能量传递给材料表层分子之外，还引起了表层刻蚀，使表面吸附的气体或其他物质的 分子离开表层部分粒子也可能发生自溅射，一些粒子特别是电子、亚稳态粒子有可 能贯穿材料表层，贯穿深度可达一材料表层内部分子受撞击后，引起电子层受 激发生电子跃迁，同时引起溅射和辐射浅表层的电子也可能逃逸到材料表层以上的空间。

等离子体粒子的能量一般约为几个到十几个电子伏特，而高分子材料中常见的化学键的键能如表1所示。由此可见，等离子体中绝大部分粒子的能量约略高于这些化 学键能，这表明等离子体是完全有足够的能量引起聚合物内的各种化学键发生断裂或 重新组合，表现在大分子的降解，材料表面和外来的单体在等离子体作用下发生反应， 并且由于电子、激发态分子原子、自由基、光子等粒子的存在，又使得体系具有丰富的化学活性。

表一 高分子材料中常见化学键的键能

等离子体的能量可通过光辐射、中性分子流和离子流作用于材料表面。在等离子 体系中的中性粒子将通过连续不断地轰击固体表面将能量转移给材料材料。

等离子表面处理机处理过程中有很多不同类型的反应，通过这些反应有可能在表面生成自由基，引入官能团，产生表面侵蚀，形成交联结构层及刻蚀作用等。需要指出的是，这些作用一般不是单一的，往往某些作用为主，几种作用并存。而正是由于这些作用过程决定了等离子表面处理的有效性。

等离子表面处理机的主要作用形式

1、表面自由基的生成

等离子体表面处理能有效地使聚合物材料表面层中产生大量的自由基，无论惰性气体等离子体还是活性气体等离子体，只要与高分子材料短时间数十秒到几分钟接触，这种作用即很明显，以O2等离子体为例，具体过程大致如见下式所示，其中必定存在许多活性种。

O₂→Hv+e+0₂⁺+O₂+O₂*+Og+L

Hv为等离子体辐射的紫外光，O₂*表示激发态氧分子。等离子体中的这些活性种与聚合物材料表面产生一些自由基的反应。此外，等离子体放电过程中产生的紫外线也能生产自由基，这是由于紫外线的穿透性放射能引发了自由基的形成。

2、表面官能团及交联层的生成

在经等离子体处理活化的高分子材料表面上自由基能够加成特定的官能基团。例如有H2、N2、NH3、等离子体作用生成的氨基可导入高分子表面。

通过等离子体表面处理，在高分子材料表面引入特定的官能团表面原来特性完全不同的表面状态。

等离子体处理使用的气体无论是氦、氨之类的非氧化性气体，还是氧气之类的氧化性气体，由于最终残留自由基的作用，通过与空气接触，在表面都会形成亲水基团。自由基的发生是等离子体中的电子、离子、中性粒子等荷电粒子作用的结果，同时等离子体放射出的紫外线所起的作用也很大。一般等离子体表面改性是物理、化学以及光化学各因素共向作用的结果，并非单一因素作用的结果。而且等离子体处理的表面不但在处理中，就是在处理也会继续与大气中的氧等介质进行相当长时间的后反应。在活化的材料表面引入特定的官能团是等离子体化学处理的特点。

在等离子体与高分子材料表面反应中最重要的，与润湿性、黏接性等实用性密切相关的是含氧基团的生成。尽管高分子材料结构各异，但等离子体处理后表面形成同样的化学结构，这说明惰性气体对聚合物材料高分子最外层的2-3层分子层发生交联反应的能力较大特别是氦等离子体扩散速度大，按离子中和机理对表面传递高能量的能力很大，于是在氧化反应前先发生了表面层的交联，交联后所形成的表面结构基本类似。

3、蚀刻与粗化面的形成

等离子体中的电子、离子、激发态基团等荷电粒子对材料表面的一些物理影响很容易观察到。也就是说电子、离子等基团都具有一定的动能，当它们打击高分子材料表面时，由于多数聚合物是碳原子或含其他杂原子的结构，因此就会在材料表面产生溅射蚀刻的效果，对其结构有着明显的改性作用，产生一些易挥发的不稳定化合物并伴有表面功能化的过程。

用反应性气体等离子体处理时，附着在材料表面的污染物质或低分子化合物通过与等离子体中的化学活化基团反应从表面除去，材料表面产生凹凸，使材料表面形状发生变化。表面凹凸增大对黏接有利，使黏接强度增大。

综上所述：等离子表面处理机的原理是依靠等离子体作用到产品表面（等离子态基团有正离子、负离子、自由基和各种活性基团等），能清除表面原有的微量污染物和杂质；此过程也会产生刻蚀作用，能够将样品表面变粗糙，形成许多微细坑洼，增大样品表面的粗糙比例，从而提高固体表面的粘合及浸润性能。