摘要：随着科学技术的不断发展，高分子材料开始广泛的应用在人们的日常生活中。高分子才材料的表面性能就是浸润性和吸附性，这个特点也决定了高分子材料的整体功能。相关的研究学者为了获得性能较高的高分子材料，开始不断开发有关高分子材料的额表面改性技术，目前研究的最有前景的是一种低温等离子的处理技术。所以文中首先介绍了低温等离子体处理对高分子材料表面改性的原理，同时介绍了相关的方法，并且对等离子处理的时效性做了重点分析。
关键词：低温等离子体；高分子材料；表面改性
前言：高分子材料是将高分子化合物和助剂相结合后形成的材料，其表面性质就是具有浸润性和吸附性，这种表面性质对高分子材料的功能具有至关重要的作用。所以进行表面的改性可以帮助增加高分子材料的整体用途，同时使材料具有更大的价值。等离子体分为高温等离子和低温等离子体，首先高温等离子体是指其中全部的组分都是在2000到4000K时达到温度平衡，在这样的温度下，高分子材料自身会受到较严重的损伤；低温等离子体本身的电子温度比离子和中子的温度要高，同时低温等离子自只作用于材料表面约几纳米的深度，所以不会对高分子材料造成很严重的损伤，所以非常适合用于材料的表面改性。
1 低温等离子体表面改性的主要技术方法
1.1低温等离子体处理
利用外在施加电压，低温等离子体将惰性气体氮气和氧气以及一氧化碳等分子直接击穿，还有-OH和-NH2等离子、原子和基团等引到高分子材料表面。或者是在材料表面直接形成自由基团的技术方法 ，新引进的和新产生的自由基可以在化学键的作用下，与材料表面的一些分子相连接从而使高分子材料获得表面的性能。
1.2低温等离子聚合体
低温等离子体聚合就是在外加电压的作用下，使等离子体中的各种离子、原子、自由基等活性组成单体直接聚合的技术方法。高压处理包括电晕放电和辉光放电等，可以是单体分子中的共价键断裂然后产生自由基，经过处理后不至于使材料被分解，单体之间可以发生聚合然后形成聚合物，这种方法的具有很多的优点。其中主要的就是容易发生气化和挥发，还有就是在常温下会和不易聚合的物质发生反应。所以这种方式也可以用来制作一些特殊的高分子材料。
1.3低温等离子体诱导技术
低温等离子体诱导聚合简单来说就是将非聚合气体等离子在高分子材料表面引入新的自由基团，并借此将自由基转化为其他活性物种。这种活性物种是借助等离子体的引入和产生作为其诱导接枝，一方面这种活性物质对材料基质会有一定程度的损伤，还能在化学键的作用下，将基团和材料表面更加紧密的结合，从而形成材料表面膜，从而可以获得功能性比较高的分子材料。
2 低温等离子体改善高分子材料表面的浸润性
为了提高高分子材料表面的亲水性，当前普遍应用的方法就是低温等离子体处理，具体的方法主要包括惰性气体等离子处理和高温等离子体处理。高分子材料的在惰性气体的作用下，放置在空气中以后在材料表面可以引入-OH、-COOH等离子体，近一不 就可以很好的提高材料表面的浸润性。对等离子体进行处理时，将含有氟的气体通入以后就会是材料的表面发生氟化，这种方法可以帮助提高材料表面的疏水性。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆高压等离子体是在高压的作用下，直接将高分子材料的表面击穿，然后得到离子和原子、自由基等活性基团。这种活性基团覆盖在材料的表面可以帮助提高亲水性。
在对PET薄膜材料采用低压等离子体处理之后的实验表明，低温处理之后，水在PET膜上的接触角会减小，但是膜的亲水性在明显增加，随着放电的时间在逐渐增加，等离子的放电功率开始增加，从而使得接触角开始迅速减小，最后逐渐趋于平衡。随着等离子体的气压在逐渐增加，材料表面的水会先减小，然后逐渐增大。低温等离子体虽然能够比较有效的提高材料表面的亲水或者疏水性，但是对材料表面的造成一定程度的改变也是具有时效性的。
3 低温等离子体的时效性
3.1 低温等离子体的时效性机理
根据低温等离子体材料对材料表面的处理情况来看，在材料表面通过将各种极性官能团引入，从而实现增加材料表面性能的目的。这种引入官能团的方式是不稳定的，随着时间的发展，已经获得的亲水基团也会逐渐减少，从而失去亲水性。
当前学者对低温等离子体的处理时效性最能接受的就是高分子材料表面基团，以及基体的动态的重组过程理论。这种理论认为，材料的表面和材料的内部的化学组成是完全不同的，由材料内部的原子和基团周围以及其他原子之间会发生相互作用，所以这种作用会使得材料内部和表面之间的性质更加均衡，所以材料可以表现出稳定性。
3.2 影响低温离子体时效性的主要因素
首先是高分子材料的结晶度，低温等离子处理高分子材料的时效性受到高分子材料的影响，主要是由于高分子自身的材料的原因。其中，以结晶度是最为明显的影响。高分子材料的内部分子在结构上都是非常高松散的，所以分子之间的距离较大，相互之间的作用力也是比较小的，但是其中的结晶分子排列比较紧密，分子相互之间的距离小，所以作用力较大。因此结晶度也是比较高的材料其也会具有较高的结晶分子含量。
其次就是低温等离子体的气氛，低温等离子气氛在类型不同以及组成成分不同时对高分子材料的表面处理效果是完全不同的效果，处理后的时效性也具有一定的差异。经过研究表明，等离子体的表面处理效果和处理后的时效性和Ar和O2具有很大的关系，当两者之间的比例在9:1 的时候，等离子的处理效果的时效性是最差的。
结语
作为物质存在的第四种形态，等离子体在进行表面处理时具有的主要特点就是高校环保，所以可以更加广泛的应用在各类高分子材料中。由于等离子体的处理技术具有很强的时效性和损伤性，所以，研究当前的各种因素对低温等离子体对高分子材料的表面的改性所具有的额影响，在当下的时代是具有非常意义的。而且在未来，科学家们有望改善等离子的处理深度，优化改进表面的时效性。
参考文献:
[1]周晓燕, 陈敏智, 杜官本. 农林生物质材料表面等离子体改性技术研究进展[J]. 林业工程学报, 2017, 2(1):1-7.
[2]张乾, 梁夏夏, 仝俊春, et al. 冷等离子体辅助硅烷表面改性高岭石的研究[J]. 非金属矿, 2017(1):1-3.
[3]曲培培, 张清, 丁树民, et al. 低温等离子体在材料表面改性中的应用[J]. 广东化工, 2018(14):146-147.
论文作者:张兴达,范洪义
论文发表刊物:《电力设备》2019年第7期
论文发表时间:2019/9/18
标签：等离子体论文; 表面论文; 低温论文; 材料论文; 高分子材料论文; 基团论文; 时效性论文; 《电力设备》2019年第7期论文;