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表面接枝聚合法是一種通過使材料表面的活性位點與目標(biāo)接枝的單體或聚合物發(fā)生反應(yīng),從而制備高性能材料的有效技術(shù)手段。表面接枝聚合法主要包含:原子轉(zhuǎn)移自由基聚合法(ATRP)、紫外線接枝聚合法、等離子體引發(fā)接枝聚合法。表面接枝聚合法具有較高的化學(xué)穩(wěn)定性,可以精確控制接枝鏈長度、接枝密度及接枝位置,此外,此法還具有較強的適用性。

等離子體簡介

在一定的壓強下隨著溫度的升高,固態(tài)變?yōu)橐簯B(tài),再變?yōu)闅鈶B(tài),有的也可以直接從固態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)。人們發(fā)現(xiàn),對氣體物質(zhì)繼續(xù)升高溫度,氣體分子的熱運動會越來越劇烈,當(dāng)溫度足夠高時,構(gòu)成分子的原子獲得足夠大的動能后,會開始彼此電離,分子分裂成原子,此時再進(jìn)一步升高溫度的話,就會出現(xiàn)另一種全新的現(xiàn)象,原子最外層電子擺脫原子核的束縛成為自由電子,最終使構(gòu)成氣體的分子乃至原子變成帶電荷的離子,這種由電子、離子、自由基、激發(fā)態(tài)的分子和原子所組成的電離氣體,其正負(fù)電荷相等,在宏觀上對外不顯電性,因而稱為等離子體,其形成過程如圖1所示,它是繼固、液、氣三態(tài)之后的又一種聚集態(tài),被稱為物質(zhì)的第四態(tài)。等離子體是一種電離的氣態(tài)物質(zhì),存在具有一定能量分布的電子、離子和中性粒子,在與材料表面撞擊時會將自己的能量傳遞給材料表面的分子和原子,產(chǎn)生一系列物理和化學(xué)過程。

等離子體引發(fā)接枝聚合

等離子體引發(fā)接枝聚合是一種改善高分子材料表面性能的方法,其過程包括利用等離子體在高分子材料表面產(chǎn)生自由基,再與含有不飽和鍵的單體發(fā)生聚合反應(yīng),形成接枝鏈。這種方法不需要在等離子體中進(jìn)行聚合,且可以在氣相、液相或同時輻射等不同條件下進(jìn)行。在該方法中,氣相法是將單體變成氣態(tài),讓高分子材料接觸經(jīng)等離子體處理后的物質(zhì)進(jìn)行接枝聚合;直接液相法是讓等離子體處理過的高分子材料浸泡在液態(tài)單體中進(jìn)行接枝聚合;常壓液相法則是先讓等離子體處理過的高分子材料暴露在空氣中,使表面自由基變成過氧化物,再放入液態(tài)單體中進(jìn)行接枝聚合;輻射法則是先將單體吸附在高分子材料表面,再將其放入等離子體中進(jìn)行接枝聚合。這四種方法均能實現(xiàn)高分子材料的等離子體接枝聚合,但各自具有不同的特點。

等離子體接枝改性的方法

等離子體引發(fā)接枝法的優(yōu)點在于普適性廣泛,能夠?qū)Ω黝惛叻肿硬牧线M(jìn)行處理而不損壞基體本身性能,，等離子體自身就能充當(dāng)引發(fā)劑,無需再添加其他化學(xué)引發(fā)劑,從而減少了化學(xué)試劑的用量,更加環(huán)保。此外,等離子體引發(fā)接枝聚合法操作簡單,耗時短。