等離子體與醫(yī)用高分子材料發(fā)生作用,材料表面的性質(zhì)會產(chǎn)生一定的改變??諝獾入x子體處理材料,會改變表面的化學(xué)組成和微觀形貌,對親水性造成影響。
1.工作氣體,對等離子處理效果尤為重要
在低氣壓電容耦合等離子體中,由于工作氣壓較低,活性粒子平均自由程較長而擴散到表面發(fā)生物理和化學(xué)作用。活性粒子對材料表面的轟擊,引起高分子側(cè)鏈發(fā)生斷鍵,
形成凹坑或在斷鍵處引入新的官能團(tuán),這些刻蝕或接枝作用對材料的表面特性產(chǎn)生影響??涛g的形貌和接枝官能團(tuán)的種類受等離子體氣氛的影響。對于等離子清洗機處理
工藝而言,等離子體放電氣氛是影響材料表面親水性的關(guān)鍵參數(shù)之一。
2.不同氣氛,等離子處理功率對接觸角的影響
分別采用Ar、N2和O2作為等離子體工作氣體,對PMMA表面進(jìn)行改性處理。
當(dāng)放電功率逐步增加時,無論采用何種工作介質(zhì),經(jīng)等離子體處理后PMMA表面接觸角均有不同程度的下降。接觸角減小最快的放電功率區(qū)間為0到100W。
但當(dāng)功率超過100W,放電功率繼續(xù)增大接觸角基本趨于平穩(wěn)。不同工作氣體放電等離子體對樣品表面親水性的改善存在一定的差異(這也解釋了在等離
子清洗機的工作中,并不是功率越大效果就越好)。
其中經(jīng)等離子清洗機氬氣氣氛處理后,改性樣品的表面親水性最弱。在等離子體中,電子與Ar發(fā)生非彈性碰撞產(chǎn)生激發(fā)態(tài)的Ar原子,對PMMA表面發(fā)生轟擊并起到刻蝕
作用。一般認(rèn)為,等離子體刻蝕形貌有利于液滴在表面鋪展。對比N2和O2等離子體對PMMA親水化改性效果,N2等離子體的親水化效果不及O2等離子體。這兩種均屬
于反應(yīng)性氣體等離子體,在與PMMA表面作用過程中,不僅有物理刻蝕的效果,還會引發(fā)樣品表面的接枝反應(yīng),導(dǎo)致其表面化學(xué)組成的變化,促進(jìn)其親水性的進(jìn)一步改善。
相比較物理刻蝕作用而言,在反應(yīng)性氣體等離子體環(huán)境中,引入的親水官能團(tuán)對樣品表面的親水化起主導(dǎo)作用。