不同活性成分(H2O、O2、NH3)添加对氮气DBD材料表面亲水改性效果影响文献综述

 2021-10-28 20:33:13

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低温等离子体技术因操作简单、环保、经济等原因而被广泛的应用于环保处理、材料改性等方面[1-2]。

介质阻挡放电(dielectric barrier discharge,DBD)因其结构简单,且能在大气压空气中产生大规模的低温等离子体而被大规模应用于工业生产中。

已有研究表明,低温等离子体处理可使材料表面发生刻蚀、交联、基团引入等,进而显著改变材料的表面特性,例如亲水性、憎水性、表面能等[3-4]。

此外,研究还发现,均匀的等离子放电可以使得材料表面得到均匀改性,防止局部烧伤,进而显著提高材料的表面特性以及能量的利用率。

等离子体处理是指非聚合性气体在等离子的状态下对高分子聚合物材料表面(本文所用于处理的材料)作用的化学过程和物理过程,非聚合性气体根据其与高分子聚合物表面发生反应的机理不同,可分为非反应性气体和反应性气体[5]。

非反应气体如He、Ar等惰性气体,这些气体元素由于不能直接与聚合物反应从而不能进入到材料表面的分子链中,但是这些等离子体产生的高能粒子轰击高分子聚合物材料表面时,打断了材料表面的化学键,产生大量的自由基,形成大分子交联和产生表面刻蚀。

反应性气体如N2、O2等,这些气体等离子体作用在聚合物表面,能直接与聚合物表面发生反应,改变了聚合物表面结构,使聚合物表面材料的化学组分发生改变,引入了其他表面功能基团,如羧基、氨基、羟基等,从而达到表面改性的目的[6]。

本文通过在氮气DBD中加入不同成分:氧气、水蒸气、氨气对材料表面进行处理,通过检测亲水性来检验处理效果。

根据气体化学性质,在聚合物表面进行等离子体改性时会产生以下几个效应:(1)表面清洗,除去表面的有机污染物;(2)表面刻蚀,去除表面的弱界面层;(3)表面分子的交联,能够牢固地加强表层;(4)表面化学结构的修饰,在表面产生自由基,引入化学官能团[7]。

由于等离子体处理具有改性时间短,操作简便快捷,没有使用化学试剂不会产生化学污染的特点,表面等离子体处理已经作为一种常用的技术大量应用于改性高分子聚合物。

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