等離子表面處理技術對PTFE等聚合物表面性能的...

(a)聚四氟乙烯/聚二甲基硅氧烷/Cu、(b)聚四氟乙烯/聚二甲基硅氧烷/SUS430、(c)聚四氟乙烯/聚二甲基硅氧烷/玻璃。經等離子表面處理的聚二甲基硅氧烷可以作為強膠粘劑的替代品，將氟聚合物粘附在其他類型的材料上。

聚合物具有質量輕、強度高和穩定性好等特點，已成為現代生活中必不可少的材料。然而，大多數聚合物都不能自然粘附在其他材料上。因此需要使用粘合劑或腐蝕性化學處理對其進行表面處理。這對必須嚴格控制污染的食品和醫藥領域造成了極大的困擾。實現工業聚合物的清潔化粘結已迫在眉睫。

等離子體處理方法，不僅使硫化橡膠和聚四氟乙烯（PTFE）產生了相互粘附效果，還能使它們與其他材料粘附。在200℃的高溫下用氦等離子體噴射PTFE，它就會粘附在未硫化橡膠上。硫化橡膠的情況就更具挑戰性了。為此，我們為硫化硅橡膠開發了一種新的等離子體處理方法，使其首次與PTFE緊密結合在了一起。”

硅橡膠主要指聚二甲基硅氧烷(PDMS)。使PTFE產生粘附效果的關鍵在于熱輔助等離子體處理技術。而對PDMS來講，使其產生粘附性的“訣竅”在于，用等離子體射流轟擊表面，打破材料表面的硅碳鍵，并將其轉化為硅烷醇。新產生的硅烷醇的表面活性更強，可以與PTFE結合。接著，在高壓條件下，硅烷醇與經過處理的PTFE中的含氧官能團構成氫鍵，進而形成強粘合效果。

將這兩種材料粘合在一起，可以使新材料兼具PTFE的耐化學性、防垢性、抗滑性，以及硅橡膠的彈性。如果對材料的透明度有要求，可以使用透明性更好的全氟烷替代PTFE。更值得關注的是，當PDMS的背面也用等離子表面處理后，它還可以與銅甚至玻璃粘合。經過等離子技術處理的PDMS就像一種雙面膠帶，可以使聚合物能夠“清潔地”粘附在其他材料表面。

等離子體處理通常是一個導致表面分子結構改變或進行表面原子置代的等離子體反應過程。即使在氧氣或氮氣等不活潑的氣氛中，等離子體處理仍可以在低溫條件下產生高活性的基團。在這個過程中，等離子體還會發出能量很高的紫外線，與產生的快離子和電子一起為打斷聚合物結合鍵和產生表面化學反應提所需的能量。只有材料表面的幾個原子層參與了這個化學過程，聚合物的本體屬性才能保持不變，選用合適的反應氣體和工藝參數就可以促進某種特定的反應，形成一種不尋常的聚合物附著物和結構。