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等離子體（Plasma）是由電子、正負(fù)離子、自由基、激發(fā)態(tài)原子以及激發(fā)態(tài)分子組成的集合體，它是除了氣態(tài)、液態(tài)、固態(tài)以外物質(zhì)的第四態(tài)，并且廣泛分布在宇宙中。等離子體就是電離氣體，并在宏觀尺度上呈現(xiàn)出電中性。

等離子體的狀態(tài)主要受到其溫度、組成以及粒子密度等的影響。常見情況下，等離子體是依據(jù)溫度進(jìn)行分類的，分為高溫等離子體和低溫等離子體。其中，高溫等離子體（Thermal plasma），又被稱為熱平衡等離子體，其分子、電子以及原子類粒子的溫度非常高，且反應(yīng)劇烈，一般的高分子和有機(jī)物在此溫度下會被分解或裂解；低溫等離子體（Cold plasma），又被稱為非平衡等離子體，其分子、原子類粒子的溫度較低，僅為300~500K，由于其溫度低，能夠生成穩(wěn)定的高分子，因此低溫等離子體常被用來進(jìn)行高分子材料的表面改性。

高分子聚合物的低溫等離子體表面改性機(jī)理

高分子聚合物的低溫等離子體表面改性主要是利用N2、Ar、O2、H2等非聚合性氣體產(chǎn)生的等離子體對聚合物表面進(jìn)行改性，主要包括兩種作用機(jī)理：非反應(yīng)型等離子體作用機(jī)理和反應(yīng)型等離子體作用機(jī)理。

（1）非反應(yīng)型等離子體作用機(jī)理（Action mechanism of non-reactiveplasma）

將氫氣或者惰性氣體等離子體與聚合物材料相接觸，在理論上等離子體是不會與聚合物表面發(fā)生任何反應(yīng)的，僅僅將能量轉(zhuǎn)給聚合物表面分子，并使之活化產(chǎn)生鏈自由基，隨后通過一系列反應(yīng)，在聚合物表面上生成交聯(lián)層。

（2）反應(yīng)型等離子體作用機(jī)理（Action mechanism of reactiveplasma）

該類型反應(yīng)主要使用的是非聚合性無機(jī)氣體（氧氣、氮?dú)獾龋绕湟匝醯入x子體為主。反應(yīng)型等離子體在氣相中不會發(fā)生聚合反應(yīng)，但是它會參與到聚合物表面上的化學(xué)反應(yīng)，聚合物的表面化學(xué)組成也會發(fā)生相應(yīng)的變化。例如，使用氧等離子體處理后的聚合物表面會被引入大量的含氧活性基團(tuán)，這些基團(tuán)主要包括羥基、羧基、羰基等，通過發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)起到聚合物表面改性的效果。

以氧等離子體的反應(yīng)機(jī)理為例對反應(yīng)型等離子體作用機(jī)理進(jìn)行如下說明：

上述反應(yīng)的發(fā)生會使得大量的含氧活性基團(tuán)被引入到聚合物材料的表面，最常見的基團(tuán)為C-O、C=O、-OH、-COOH等，通過發(fā)生化學(xué)反應(yīng)起到聚合物表面改性的效果。

目前，低溫等離子體處理以其高效、環(huán)保、不破壞材料外觀和本體性能等優(yōu)點(diǎn)成為高分子聚合物材料表面改性的有效手段之一。它不僅可以改善特定環(huán)境下高分子材料的適用性能，而且也拓寬了常規(guī)高分子材料的應(yīng)用范圍，因此這種改性方法引起了廣大學(xué)者的關(guān)注，等離子體改性也得到了廣泛的發(fā)展，特別是在改善材料親水性、印染性、粘結(jié)性、 微電子工業(yè)應(yīng)用以及生物醫(yī)用材料等領(lǐng)域。