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通常,熱等離子體是氣體在大氣壓下電暈放電產(chǎn)生,冷等離子體由低壓氣體輝光放電形成。
冷等離子體裝置是在密封容器中設(shè)置兩個(gè)電極形成電場(chǎng),用真空泵實(shí)現(xiàn)一定的真空度,隨著氣體愈來愈稀薄,分子間距及分子或離子的自由運(yùn)動(dòng)距離也愈來愈長(zhǎng),受電場(chǎng)作用,它們發(fā)生碰撞而形成等離子體,這時(shí)會(huì)發(fā)出輝光,故稱為輝光放電處理。輝光放電時(shí)的氣壓大小對(duì)材料處理效果有很大影響,另外與放電功率,氣體成分及流動(dòng)速度、材料類型等因素有關(guān)。
應(yīng)用:
低溫等離子體技術(shù)具有工藝簡(jiǎn)單、操作方便、加工速度快、處理效果好、環(huán)境污染小、節(jié)能等優(yōu)點(diǎn),在表面改性中廣泛的應(yīng)用。
1.表面處理
通過低溫等離子體表面處理,材料表面發(fā)生多種的物理、化學(xué)變化,或產(chǎn)生刻蝕而粗糙,或形成致密的交聯(lián)層,或引入含氧極性基團(tuán),使親水性、粘結(jié)性、可染色性、生物相容性及電性能分別得到改善。
2.表面聚合
大多數(shù)有機(jī)物氣體在低溫等離子體作用下,聚合并沉積在固體表面形成連續(xù)、均勻、無針孔的超薄膜,可用作材料的防護(hù)層、絕緣層、氣體和液體分離膜以及激光光導(dǎo)向膜等,應(yīng)用于光學(xué)、電子學(xué)、醫(yī)學(xué)等許多領(lǐng)域。
3.表面接枝
以等離子體接枝聚合進(jìn)行材料表面改性,接枝層同表面分子以共價(jià)鍵結(jié)合,可獲得優(yōu)良、耐久的改性效果。美國曾將聚酯纖維進(jìn)行輝光放電等離子體處理與丙烯酸接枝聚合,改性后纖維吸水性大幅度提高,同時(shí)抗靜電性能也有改善。白敏冬等用Ar等離子體處理尼龍綢表面,引入丙烯酸,接枝聚合使尼龍綢抗靜電性增強(qiáng)。低溫等離子體接枝改性毛織物原料及成品,可改善毛絨表面性能、增強(qiáng)著色性、軟化織物、降低縮水率,且毛織物本體不受影響[11]。滌綸纖維堅(jiān)固耐穿,但其結(jié)構(gòu)緊密、吸水性差、難染色,王雪燕等用低溫氮等離子體引發(fā)丙烯酰胺對(duì)滌綸織物進(jìn)行接枝改性,接枝后滌綸織物的上染百分率、染色深度及親水性都有明顯提高。
低溫等離子體對(duì)醫(yī)用材料表面處理,可引入氨基、羰基等基團(tuán),生物活性物質(zhì)與這些基團(tuán)接枝反應(yīng)可固定于材料表面。用等離子體處理聚丙烯膜,引入氨基,再通過共價(jià)鍵接枝,固定上葡萄糖氧化酶,經(jīng)測(cè)定,接枝率分別達(dá)52μg/cm2和34μg/cm2。