等离子体引发接枝聚合-plasma grafting

表面接枝聚合法是一种通过使材料表面的活性位点与目标接枝的单体或聚合物发生反应,从而制备高性能材料的有效技术手段。表面接枝聚合法主要包含:原子转移自由基聚合法(ATRP)、紫外线接枝聚合法、等离子体引发接枝聚合法。表面接枝聚合法具有较高的化学稳定性,可以精确控制接枝链长度、接枝密度及接枝位置,此外,此法还具有较强的适用性。

等离子体简介

在一定的压强下随着温度的升高,固态变为液态,再变为气态,有的也可以直接从固态变为气态。人们发现,对气体物质继续升高温度,气体分子的热运动会越来越剧烈,当温度足够高时,构成分子的原子获得足够大的动能后,会开始彼此电离,分子分裂成原子,此时再进一步升高温度的话,就会出现另一种全新的现象,原子最外层电子摆脱原子核的束缚成为自由电子,最终使构成气体的分子乃至原子变成带电荷的离子,这种由电子、离子、自由基、激发态的分子和原子所组成的电离气体,其正负电荷相等,在宏观上对外不显电性,因而称为等离子体,其形成过程如图1所示,它是继固、液、气三态之后的又一种聚集态,被称为物质的第四态。等离子体是一种电离的气态物质,存在具有一定能量分布的电子、离子和中性粒子,在与材料表面撞击时会将自己的能量传递给材料表面的分子和原子,产生一系列物理和化学过程。

等离子体引发接枝聚合

等离子体引发接枝聚合是一种改善高分子材料表面性能的方法,其过程包括利用等离子体在高分子材料表面产生自由基,再与含有不饱和键的单体发生聚合反应,形成接枝链。这种方法不需要在等离子体中进行聚合,且可以在气相、液相或同时辐射等不同条件下进行。在该方法中,气相法是将单体变成气态,让高分子材料接触经等离子体处理后的物质进行接枝聚合;直接液相法是让等离子体处理过的高分子材料浸泡在液态单体中进行接枝聚合;常压液相法则是先让等离子体处理过的高分子材料暴露在空气中,使表面自由基变成过氧化物,再放入液态单体中进行接枝聚合;辐射法则是先将单体吸附在高分子材料表面,再将其放入等离子体中进行接枝聚合。这四种方法均能实现高分子材料的等离子体接枝聚合,但各自具有不同的特点。

等离子体接枝改性的方法

等离子体引发接枝法的优点在于普适性广泛,能够对各类高分子材料进行处理而不损坏基体本身性能,，等离子体自身就能充当引发剂,无需再添加其他化学引发剂,从而减少了化学试剂的用量,更加环保。此外,等离子体引发接枝聚合法操作简单,耗时短。