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摘 要：高分子材料表面改性在实际应用中具有非常巨大的价值，因此，必须加强对其表面改性技术的研究，不断进步，从而能够充分发挥出其应用的价值。
关键词：高分子材料 表面改性技术 等离子体
一、高分子材料的表面改性的简述
高分子材料表面是介于高分子材料本体和外部环境之间的相边界。在许多时候高分子材料表面的物理和化学性质对其应用有至关重要的影响。以聚烯烃（主要是聚乙烯与聚丙烯）类塑料为例，其表面具有化学反应性低、极性小、表面能低、憎水等特点。如果不经过改性处理，塑料制品就很难进行粘接、电镀、涂饰、层压、印刷等二次加工，这会大大缩小其应用范围。近年来，关于高分子材料在生物医学上的应用研究很多.但普通高分子材料表面的生物相容性很差，如不经过表面改性而直接应用会发生不希望的蛋白质吸附和细胞粘附等问题。
表面改性就是在保持材料或制品原有性能的前提下，赋予其表面新的性能。高分子材料经过表面改性后可以改变表面的化学组成、提高表面极性、增加表面能、改善结晶形态和表面形貌、除去弱边界层等.从而提高高分子材料表面的润湿性、粘结性及很多其他性能。
二、高分子材料的表面改性技术研究
（一）等离子体处理
等离子体处理是将材料暴露于非聚合性气体等离子体中，利用等离子体轰击材料表面，等离子体中的活性物质与高分子材料表面进行各种相互作用，引起高分子材料结构发生许多变化，进而对高分子材料进行表面改性。等离子体处理能够改善高分子材料的表面性能，包括染色性、湿润性、印刷性、粘合性、防静电性、表面固化等。
聚合物材料的浸润性与许多领域有关，如印刷、喷涂和染色等，但由于聚合物材料表面自由能低，故而导致浸润性能不好。Guruvenket等分别用氩和氧等离子体处理聚苯乙烯和聚乙烯表面，通过测定接触角对表面性能进行了研究，对于氩和氧等离子体，接触角随着等离子体能量和处理时间增加而减少，ATR一FTIR分析表明，在聚合物表面有含氧基团，如羰基、羧基、醚键和过氧基等的生成。
Lai等通过接触角测量仪、X一射线光电子能谱（XPS）和扫描电子显微镜（SEM）研究了微波氩等离子体处理聚碳酸酯、聚丙烯和聚酯的表面特性。结果显示，等离子体处理改变了表面的化学成分和粗糙度，化学成分的改变使得聚合物表面具有较高的亲水性，其主要原因是由于含氧基团所占比率的增加，这与他人的研究结果一致；但是进一步的研究分析表明，C=O双键是导致聚合物表面亲水性增加的关键因素。
（二）等离子体聚合
等离子体聚合是将高分子材料暴露于聚合性气体中，表面沉积一层较薄的聚合物膜，等离子体聚合法有如下优点：（1）成膜均匀；（2）膜中无气体；（3）膜与基体附着性能好；（4）可进行大面积的涂复；（5）易和其它气相法（CVD）法、真空蒸镀法等结合。在表面保护膜、光学材料、电子材料、分离膜、医用材料等方面的等离子体聚合表面改性进行了广泛的研究。Tab.2列出了几个研究实例，等离子体聚合可用于制备导电高分子膜，在电子器件、传感器上有着广阔的应用前景，也可用于制备光刻胶膜、分离膜、绝缘膜、光学材料的反射率、折射率控制、薄膜波导、生物医学材料等。等离子体膜在分离中研究最多的是作气体分离膜，对渗透气化膜、反渗透膜也已作了大量的研究，PVC与液晶N-对乙氧基苄叉对丁基苯胺的共混体系具有良好的相容性，并可使膜的透气率大幅度提高，但存在液晶挥发损失问题，利用氟碳化合物有较强厌氧能力，用等离子体聚合物在累积复合物膜表面进行改性可提高其氧氮分离系数；等离子体聚合膜在电子材料中的应用不仅局限于绝缘，已发展到了作导体、半导体、超导材料方面，有关超導膜的研究是一个很活跃的领域；N.Inagaki等研究了用TFE等离子体聚合对PE和磁铁矿进行表面改性，使其电性能得到改善。利用等离子体聚合可获得优良的光导纤维，含氟单体聚合物膜光学性能优越，由于等离子体聚合物在制备保护膜方面倍受注目，根据实际需要可分别制成具有防腐、耐磨、防氧化等特性的保护膜，关于这方面的研究很活跃，利用等离子体聚合在高分子材料表面形成非常薄的高分子薄膜，可赋予高分子材料表面各种突出的优良性能，如在乙丙橡胶上用等离子体法镀一层PTFE膜呈现出良好的耐蒸汽性和耐酸性，用C2H2/CO2/H2混合气体的等离子聚合可以大大改进薄膜的湿润性和亲水性。
（三）离子体接枝聚合
等离子体接枝聚合是先对高分子材料进行等离子体处理，利用表面产生的活性自由基引发具有功能性的单体在材料表面进行接枝共聚。等离子体接枝聚合方法有：①气相接枝：材料表面经等离子体处理后接触单体进行气相接枝聚合；②无氧液相接枝：材料表面经等离子体处理后直接进人液状单体内进行接枝聚合；③有氧液相接枝：材料表面经等离子体处理后接触大气形成过氧化物，再进入液状单体内由过氧化物引发接枝聚合；④同时照射法：单体吸附于材料表面，再暴露于等离子体中进行接枝聚合，活化和单体接枝于材料表面同时进行。
接枝适当的单体或聚合物可改善材料的亲水或拒水性、粘附性、耐疲劳、防腐、耐磨、导电性及选择渗透性及生物相容性等。
黄健等用低温等离子体预处理的方法，将N一异丙基丙烯酰胺（NIPAAm）接枝在聚乙烯微滤膜上。结果表明，等离子体处理产生的活性基团寿命长，水对接枝聚合反应具有加速效应，接枝膜的水通量在32℃附近出现了不连续的变化，聚（N一异丙基丙烯酰胺）（PNIPAAm）接枝链起到了化学阀的作用；许海燕等利用等离子体表面接枝技术提高了医用聚氨酯的血液相容性，表面的氧/氮元素比提高，水接触角减小，抗凝血能力提高，氮等离子体处理过的材料，其凝血速度减小，效果为未处理材料的20%～30%。
三、结论
随着社会经济的快速发展，高分子材料的表面改性技术有了更新的进展，因此，必须加强对其技术研究，使其表面改性技术能够在更广的领域得到应用。
参考文献
[1]刘 鹏 等离子体表面改性技术在医用高分子材料领域的应用 [期刊论文]- 《中国医疗器械信息》 - 2005（5）
[2]余红伟 高分子材料表面接枝的方法及应用[期刊论文]-《胶体与聚合物》 - 2003（3）
关键词：高分子材料 表面改性技术 等离子体
一、高分子材料的表面改性的简述
高分子材料表面是介于高分子材料本体和外部环境之间的相边界。在许多时候高分子材料表面的物理和化学性质对其应用有至关重要的影响。以聚烯烃（主要是聚乙烯与聚丙烯）类塑料为例，其表面具有化学反应性低、极性小、表面能低、憎水等特点。如果不经过改性处理，塑料制品就很难进行粘接、电镀、涂饰、层压、印刷等二次加工，这会大大缩小其应用范围。近年来，关于高分子材料在生物医学上的应用研究很多.但普通高分子材料表面的生物相容性很差，如不经过表面改性而直接应用会发生不希望的蛋白质吸附和细胞粘附等问题。
表面改性就是在保持材料或制品原有性能的前提下，赋予其表面新的性能。高分子材料经过表面改性后可以改变表面的化学组成、提高表面极性、增加表面能、改善结晶形态和表面形貌、除去弱边界层等.从而提高高分子材料表面的润湿性、粘结性及很多其他性能。
二、高分子材料的表面改性技术研究
（一）等离子体处理
等离子体处理是将材料暴露于非聚合性气体等离子体中，利用等离子体轰击材料表面，等离子体中的活性物质与高分子材料表面进行各种相互作用，引起高分子材料结构发生许多变化，进而对高分子材料进行表面改性。等离子体处理能够改善高分子材料的表面性能，包括染色性、湿润性、印刷性、粘合性、防静电性、表面固化等。
聚合物材料的浸润性与许多领域有关，如印刷、喷涂和染色等，但由于聚合物材料表面自由能低，故而导致浸润性能不好。Guruvenket等分别用氩和氧等离子体处理聚苯乙烯和聚乙烯表面，通过测定接触角对表面性能进行了研究，对于氩和氧等离子体，接触角随着等离子体能量和处理时间增加而减少，ATR一FTIR分析表明，在聚合物表面有含氧基团，如羰基、羧基、醚键和过氧基等的生成。
Lai等通过接触角测量仪、X一射线光电子能谱（XPS）和扫描电子显微镜（SEM）研究了微波氩等离子体处理聚碳酸酯、聚丙烯和聚酯的表面特性。结果显示，等离子体处理改变了表面的化学成分和粗糙度，化学成分的改变使得聚合物表面具有较高的亲水性，其主要原因是由于含氧基团所占比率的增加，这与他人的研究结果一致；但是进一步的研究分析表明，C=O双键是导致聚合物表面亲水性增加的关键因素。
（二）等离子体聚合
等离子体聚合是将高分子材料暴露于聚合性气体中，表面沉积一层较薄的聚合物膜，等离子体聚合法有如下优点：（1）成膜均匀；（2）膜中无气体；（3）膜与基体附着性能好；（4）可进行大面积的涂复；（5）易和其它气相法（CVD）法、真空蒸镀法等结合。在表面保护膜、光学材料、电子材料、分离膜、医用材料等方面的等离子体聚合表面改性进行了广泛的研究。Tab.2列出了几个研究实例，等离子体聚合可用于制备导电高分子膜，在电子器件、传感器上有着广阔的应用前景，也可用于制备光刻胶膜、分离膜、绝缘膜、光学材料的反射率、折射率控制、薄膜波导、生物医学材料等。等离子体膜在分离中研究最多的是作气体分离膜，对渗透气化膜、反渗透膜也已作了大量的研究，PVC与液晶N-对乙氧基苄叉对丁基苯胺的共混体系具有良好的相容性，并可使膜的透气率大幅度提高，但存在液晶挥发损失问题，利用氟碳化合物有较强厌氧能力，用等离子体聚合物在累积复合物膜表面进行改性可提高其氧氮分离系数；等离子体聚合膜在电子材料中的应用不仅局限于绝缘，已发展到了作导体、半导体、超导材料方面，有关超導膜的研究是一个很活跃的领域；N.Inagaki等研究了用TFE等离子体聚合对PE和磁铁矿进行表面改性，使其电性能得到改善。利用等离子体聚合可获得优良的光导纤维，含氟单体聚合物膜光学性能优越，由于等离子体聚合物在制备保护膜方面倍受注目，根据实际需要可分别制成具有防腐、耐磨、防氧化等特性的保护膜，关于这方面的研究很活跃，利用等离子体聚合在高分子材料表面形成非常薄的高分子薄膜，可赋予高分子材料表面各种突出的优良性能，如在乙丙橡胶上用等离子体法镀一层PTFE膜呈现出良好的耐蒸汽性和耐酸性，用C2H2/CO2/H2混合气体的等离子聚合可以大大改进薄膜的湿润性和亲水性。
（三）离子体接枝聚合
等离子体接枝聚合是先对高分子材料进行等离子体处理，利用表面产生的活性自由基引发具有功能性的单体在材料表面进行接枝共聚。等离子体接枝聚合方法有：①气相接枝：材料表面经等离子体处理后接触单体进行气相接枝聚合；②无氧液相接枝：材料表面经等离子体处理后直接进人液状单体内进行接枝聚合；③有氧液相接枝：材料表面经等离子体处理后接触大气形成过氧化物，再进入液状单体内由过氧化物引发接枝聚合；④同时照射法：单体吸附于材料表面，再暴露于等离子体中进行接枝聚合，活化和单体接枝于材料表面同时进行。
接枝适当的单体或聚合物可改善材料的亲水或拒水性、粘附性、耐疲劳、防腐、耐磨、导电性及选择渗透性及生物相容性等。
黄健等用低温等离子体预处理的方法，将N一异丙基丙烯酰胺（NIPAAm）接枝在聚乙烯微滤膜上。结果表明，等离子体处理产生的活性基团寿命长，水对接枝聚合反应具有加速效应，接枝膜的水通量在32℃附近出现了不连续的变化，聚（N一异丙基丙烯酰胺）（PNIPAAm）接枝链起到了化学阀的作用；许海燕等利用等离子体表面接枝技术提高了医用聚氨酯的血液相容性，表面的氧/氮元素比提高，水接触角减小，抗凝血能力提高，氮等离子体处理过的材料，其凝血速度减小，效果为未处理材料的20%～30%。
三、结论
随着社会经济的快速发展，高分子材料的表面改性技术有了更新的进展，因此，必须加强对其技术研究，使其表面改性技术能够在更广的领域得到应用。
参考文献
[1]刘 鹏 等离子体表面改性技术在医用高分子材料领域的应用 [期刊论文]- 《中国医疗器械信息》 - 2005（5）
[2]余红伟 高分子材料表面接枝的方法及应用[期刊论文]-《胶体与聚合物》 - 2003（3）