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羧基的表面接枝主要包括两方面,一是CO2和O2
等离子体
的表面处理,二是在材料表面先形成活性自由基或者过氧基团,后选用含羧基的单体进行接枝聚合。接下来重点介绍等离子体的表面处理。
等离子体是物质除了固态、液态和气态的第四态,通常由电子、离子、自由基以及中性粒子组成,可以部分电离,也可以完全电离,整体呈准电中性的物质。
低温等离子体
是等离子体的一种,在其系统中,电子的温度远大于离子和中性粒子的温度,但体系宏观上处于低温状态,是一种热力学非平衡状态,因此,低温等离子体在反应中具有更高的能量利用效率,在实验室和工业生产中被广泛使用。
在等离子体改性过程中,通入的不是可以气化的有机单体而是惰性气体。这些气体在等离子体中会发生共价键的断裂,受到激发后形成不同状态的离子、电子和激发态分子。这些活性基团可以在材料表面引入相应的极性基团或自由基,从而对材料表面进行改性、接枝或者交联。传统的等离子体领域的惰性气体主要是氩气、氧气、氮气、氢气、氨气和四氟甲烷等。除了用作材料表面后续的接枝反应和交联反应外,更多的是用来提高材料表面的亲水性或者与其他材料的界面相容性。
等离子处理引入羧基,主要气体是通过CO2,CO,Ar/O2等气体。尽管材料和气体不同,反应过程和机理也不尽一致,但是大体规律还是相似。采用等离子体表面处理,材料表面的基团没有选择性,不仅接枝有羧基,还会接枝羟基、酯基和过氧基团等。这是由于和等气体在等离子体中会被分解成很多种激发态的原子、分子和不同离子等,这些活性碎片与基体材料反应,从而在表面接枝各种基团,并造成刻蚀,尤其是的加入。因此等离子体的处理时间不宜过长,一般不要超过几分钟。如果时间过长,刻蚀比较严重,直接影响到材料的基础性能。
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