等離子清洗機(jī)是如何對(duì)高分子材料表面進(jìn)行改性的？（上）
文章導(dǎo)讀：高分子材料俗稱(chēng)聚合物材料，包括塑料、橡膠、纖維、薄膜、膠粘劑和涂料等，等離子清洗機(jī)產(chǎn)生的等離子體具有特別的物理和化學(xué)特性，非常適合對(duì)塑料、橡膠、纖維以及薄膜等的等離子表面改性。等離子清洗機(jī)等離子體對(duì)聚合物表面改性一般分為等離子體聚合和等離子體表面處理兩個(gè)方面，本篇詳細(xì)介紹等離子清洗機(jī)的等離子體聚合。
真空（低壓）等離子清洗機(jī)和大氣（常壓）等離子清洗機(jī)，因其不同機(jī)制和條件下產(chǎn)生的等離子體，其能量密度、氣體溫度、粒子組成、電離度等性質(zhì)的差異，對(duì)高分子材料表面作用的機(jī)理和效果就會(huì)有所區(qū)別。但無(wú)論何種等離子清洗機(jī)產(chǎn)生的等離子體，對(duì)高分子材料表面的改性一般都可包括兩個(gè)方面:等離子體聚合和等離子體表面處理。首先我們了解一下等離子體聚合：
一、等離子體聚合定義
等離子體的聚合是聚合性氣體（單體）在等離子體狀態(tài)下形成一些化學(xué)活性基團(tuán)，這些基團(tuán)中的活性粒子在高分子材料表面發(fā)生等離子體聚合反應(yīng)。（所謂聚合性氣體是指能參與聚合反應(yīng)的含雙鍵、三鍵或環(huán)狀結(jié)構(gòu)的單體）
二、原子聚合作用
傳統(tǒng)意義上會(huì)認(rèn)為聚合是分子單元（單體）由聚合過(guò)程連在一起，聚合物的化學(xué)結(jié)構(gòu)可由單體的化學(xué)結(jié)構(gòu)所決定。等離子體聚合性氣體在輝光放電的等離子體狀態(tài)下發(fā)生聚合的反應(yīng)，它不是分子聚合作用，而是原子聚合。
等離子清洗機(jī)工作過(guò)程中由于是原子聚合，單體中的一些元素和碎片雖然沒(méi)有進(jìn)到沉積下的聚合物中；但在維持形成聚合物的等離子體輝光放電中起著重要的作用。等離子體聚合的結(jié)果在材料表面生成一層薄膜，這種以等離子體聚合方式生成的薄膜具有堅(jiān)實(shí)、均勻、?。◣资{米）、致密、無(wú)針孔等特點(diǎn)，在結(jié)構(gòu)上是高度交聯(lián)的無(wú)定形態(tài)，與基體附著力強(qiáng)，具有優(yōu)異的機(jī)械、電氣、光學(xué)、化學(xué)特性，有廣泛的用途。
三、輝光放電聚合作用
輝光放電中聚合物形成過(guò)程非常復(fù)雜，是銷(xiāo)蝕和聚合相互競(jìng)爭(zhēng)的機(jī)理，稱(chēng)之為 CAP 機(jī)理(Competitive Ablation and Polymerization Mechanisms)，如圖1所示：
等離子清洗機(jī)在輝光放電條件下有機(jī)分子的聚合有兩種形態(tài)，第一種是等離子體誘導(dǎo)（引發(fā)）PIP（Plasma Induced Polymerization）；第二種是等離子體態(tài)聚合PSP（Plasma state Polymerization）。
等離子體誘導(dǎo)聚合是在輝光放電條件下產(chǎn)生的活化粒子誘導(dǎo)的通常的（分子）聚合作用，在材料表面產(chǎn)生目由基，然后與單體結(jié)合，結(jié)合方式有分子鏈發(fā)生交聯(lián)或側(cè)鏈上接枝、官能團(tuán)置換及嵌段聚合等等。要用等離子體誘導(dǎo)聚合作用形成聚合物，單體必須含有聚合能力的結(jié)構(gòu)，如烯烴的雙鍵、三鍵或環(huán)狀結(jié)構(gòu)。等離子體態(tài)聚合（PSP）是通過(guò)等離子體活化粒子的再聚合而沉積到材料表面，這種聚合作用是該過(guò)程在等離子體中產(chǎn)生的原子的過(guò)程。
在輝光放電條件下是PIP主導(dǎo)還是PSP起主導(dǎo)作用，不僅取決于單體的化學(xué)結(jié)構(gòu)，也取決于放電條件，包括但不限于放電頻率、放電功率、氣體種類(lèi)、氣體流量、放電類(lèi)型、電極結(jié)構(gòu)等。水冷式水平電極等離子清洗機(jī)如圖2：
一、等離子體聚合定義
等離子體的聚合是聚合性氣體（單體）在等離子體狀態(tài)下形成一些化學(xué)活性基團(tuán)，這些基團(tuán)中的活性粒子在高分子材料表面發(fā)生等離子體聚合反應(yīng)。（所謂聚合性氣體是指能參與聚合反應(yīng)的含雙鍵、三鍵或環(huán)狀結(jié)構(gòu)的單體）
二、原子聚合作用
傳統(tǒng)意義上會(huì)認(rèn)為聚合是分子單元（單體）由聚合過(guò)程連在一起，聚合物的化學(xué)結(jié)構(gòu)可由單體的化學(xué)結(jié)構(gòu)所決定。等離子體聚合性氣體在輝光放電的等離子體狀態(tài)下發(fā)生聚合的反應(yīng)，它不是分子聚合作用，而是原子聚合。
等離子清洗機(jī)工作過(guò)程中由于是原子聚合，單體中的一些元素和碎片雖然沒(méi)有進(jìn)到沉積下的聚合物中；但在維持形成聚合物的等離子體輝光放電中起著重要的作用。等離子體聚合的結(jié)果在材料表面生成一層薄膜，這種以等離子體聚合方式生成的薄膜具有堅(jiān)實(shí)、均勻、?。◣资{米）、致密、無(wú)針孔等特點(diǎn)，在結(jié)構(gòu)上是高度交聯(lián)的無(wú)定形態(tài)，與基體附著力強(qiáng)，具有優(yōu)異的機(jī)械、電氣、光學(xué)、化學(xué)特性，有廣泛的用途。
三、輝光放電聚合作用
輝光放電中聚合物形成過(guò)程非常復(fù)雜，是銷(xiāo)蝕和聚合相互競(jìng)爭(zhēng)的機(jī)理，稱(chēng)之為 CAP 機(jī)理(Competitive Ablation and Polymerization Mechanisms)，如圖1所示：
圖1 輝光放電聚合作用CAP示意圖
等離子清洗機(jī)在輝光放電條件下有機(jī)分子的聚合有兩種形態(tài)，第一種是等離子體誘導(dǎo)（引發(fā)）PIP（Plasma Induced Polymerization）；第二種是等離子體態(tài)聚合PSP（Plasma state Polymerization）。
等離子體誘導(dǎo)聚合是在輝光放電條件下產(chǎn)生的活化粒子誘導(dǎo)的通常的（分子）聚合作用，在材料表面產(chǎn)生目由基，然后與單體結(jié)合，結(jié)合方式有分子鏈發(fā)生交聯(lián)或側(cè)鏈上接枝、官能團(tuán)置換及嵌段聚合等等。要用等離子體誘導(dǎo)聚合作用形成聚合物，單體必須含有聚合能力的結(jié)構(gòu)，如烯烴的雙鍵、三鍵或環(huán)狀結(jié)構(gòu)。等離子體態(tài)聚合（PSP）是通過(guò)等離子體活化粒子的再聚合而沉積到材料表面，這種聚合作用是該過(guò)程在等離子體中產(chǎn)生的原子的過(guò)程。
在輝光放電條件下是PIP主導(dǎo)還是PSP起主導(dǎo)作用，不僅取決于單體的化學(xué)結(jié)構(gòu)，也取決于放電條件，包括但不限于放電頻率、放電功率、氣體種類(lèi)、氣體流量、放電類(lèi)型、電極結(jié)構(gòu)等。水冷式水平電極等離子清洗機(jī)如圖2：
圖2 水冷式水平電極真空（低壓）等離子清洗機(jī)
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