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PMMA是具有高透明度的常用高分子材料，全稱為聚甲基丙烯酸甲酯，俗稱有機(jī)玻璃，是由甲基丙烯酸甲酯（MMA）聚合而成的高分子化合物，具有化學(xué)性能穩(wěn)定、透光性好、機(jī)械強(qiáng)度高、易于加工、價格低廉的優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于光學(xué)器件、生物醫(yī)學(xué)及建筑等領(lǐng)域。

由于這種材料是疏水的，為了提高PMMA的附著力，可以采用低溫等離子體表面處理技術(shù)提高PMMA表面的附著力。

等離子體是由各種離子、電子、自由基及原子等組的而成的復(fù)雜混合體。低溫等離子體是指在等離子體放電過程中，重粒子溫度比電子低的多，引起溫度不平衡，從而整個等離子體系的溫度低，也稱之為不平衡等離子體。

采用低溫等離子體對PMMA材料表面改性有以下優(yōu)點(diǎn)：

第一是溫度低，符合PMMA材料溫度敏感特性的需要；

第二是只涉及表面納米級的改性，對材料表面破壞性小；

第三是表面改性均勻；

由于PMMA襯底對溫度敏感，故改性時溫度不能太高，而低溫等離子體對材料改性特點(diǎn)符合這一要求，因此可以采用低溫等離子體處理PMMA襯底來提高附著力。

PMMA等離子處理提高親水粘接性原理

用氧等離子體對PMMA表面進(jìn)行轟擊處理的同時，部分極性基團(tuán)以及色散基團(tuán)產(chǎn)生在PMMA的表面上，使得PMMA表面能增加。氧等離子體對極性基團(tuán)的影響更大，氧等離子體處理后添加的極性基團(tuán)的量遠(yuǎn)大于色散基團(tuán)的數(shù)量。極性基團(tuán)包括羥基（-OH）和羰基（C=O）以及含量占比最多的碳酸酯基（RO-CO-OH）。羥基可以起到提高粘合強(qiáng)度的作用，因?yàn)楫?dāng)兩種材料進(jìn)行表面接觸操作，并粘合在一起時，兩個物體接觸部分的表面上的羥基之間發(fā)生反應(yīng)形成-O-共價鍵，并生成H2O，可以大大提高兩個物體表面的粘合強(qiáng)度。

PMMA等離子處理前后水滴角對比

材料的表面性質(zhì)與表面能有關(guān)，表面能不能實(shí)現(xiàn)直接測量。當(dāng)水滴滴在聚合物表面時，在液體-固體-氣體三相交界處的夾角為接觸角，且材料的親水性越好則接觸角越小。表面能的測量可以根據(jù)表面能和接觸角之間的關(guān)系改變?yōu)閷佑|角的測量，聚合物材料表面的水接觸角與表面能之間存在負(fù)相關(guān)關(guān)系，即接觸角越小，表面能越大。所以，具有較高親水性程度的PMMA材料總是具有較高的粘合強(qiáng)度。

經(jīng)過等離子處理后的PMMA水接觸角的減小表明，其表面發(fā)生了氧化，親水性增加如圖1.1（a）（b）所示

圖1.1 PMMA等離子處理前后水滴角對比（a）處理前（b）處理后

在氧等離子體處理過程中，PMMA表面會產(chǎn)生自由基，這些自由基可以與大氣中的氧反應(yīng)生成C-N、C-O和O=C-O等親水官能團(tuán)，這些含氮、含氧官能團(tuán)與水分子中的游離H形成弱氫鍵，是表面親水性增加的主要原因。