等離子清洗機是如何對高分子材料表面進行改性的？（上）
文章導(dǎo)讀：高分子材料俗稱聚合物材料，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。等離子清洗機等離子體對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方面，本篇詳細介紹等離子清洗機的等離子體聚合。
真空（低壓）等離子清洗機和大氣（常壓）等離子清洗機，因其不同機制和條件下產(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，對高分子材料表面作用的機理和效果就會有所區(qū)別。但無論何種等離子清洗機產(chǎn)生的等離子體，對高分子材料表面的改性一般都可包括兩個方面: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，這些基團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)意義上會認為聚合是分子單元（單體）由聚合過程連在一起，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。
等離子清洗機工作過程中由于是原子聚合，單體中的一些元素和碎片雖然沒有進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實、均勻、?。◣资{米）、致密、無針孔等特點，在結(jié)構(gòu)上是高度交聯(lián)的無定形態(tài)，與基體附著力強，具有優(yōu)異的機械、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程非常復(fù)雜，是銷蝕和聚合相互競爭的機理，稱之為 CAP 機理(Competitive Ablation and Polymerization Mechanisms)，如圖1所示：
等離子清洗機在輝光放電條件下有機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程在等離子體中產(chǎn)生的原子的過程。
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、氣體流量、放電類型、電極結(jié)構(gòu)等。水冷式水平電極等離子清洗機如圖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，這些基團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)意義上會認為聚合是分子單元（單體）由聚合過程連在一起，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。
等離子清洗機工作過程中由于是原子聚合，單體中的一些元素和碎片雖然沒有進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實、均勻、?。◣资{米）、致密、無針孔等特點，在結(jié)構(gòu)上是高度交聯(lián)的無定形態(tài)，與基體附著力強，具有優(yōu)異的機械、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程非常復(fù)雜，是銷蝕和聚合相互競爭的機理，稱之為 CAP 機理(Competitive Ablation and Polymerization Mechanisms)，如圖1所示：
圖1 輝光放電聚合作用CAP示意圖
等離子清洗機在輝光放電條件下有機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程在等離子體中產(chǎn)生的原子的過程。
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、氣體流量、放電類型、電極結(jié)構(gòu)等。水冷式水平電極等離子清洗機如圖2：
圖2 水冷式水平電極真空（低壓）等離子清洗機
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