等离子表面处理技术对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。经等离子表面处理的聚二甲基硅氧烷可以作为强胶粘剂的替代品，将氟聚合物粘附在其他类型的材料上。

聚合物具有质量轻、强度高和稳定性好等特点，已成为现代生活中必不可少的材料。然而，大多数聚合物都不能自然粘附在其他材料上。因此需要使用粘合剂或腐蚀性化学处理对其进行表面处理。这对必须严格控制污染的食品和医药领域造成了极大的困扰。实现工业聚合物的清洁化粘结已迫在眉睫。

等离子体处理方法，不仅使硫化橡胶和聚四氟乙烯（PTFE）产生了相互粘附效果，还能使它们与其他材料粘附。在200℃的高温下用氦等离子体喷射PTFE，它就会粘附在未硫化橡胶上。硫化橡胶的情况就更具挑战性了。为此，我们为硫化硅橡胶开发了一种新的等离子体处理方法，使其首次与PTFE紧密结合在了一起。”

硅橡胶主要指聚二甲基硅氧烷(PDMS)。使PTFE产生粘附效果的关键在于热辅助等离子体处理技术。而对PDMS来讲，使其产生粘附性的“诀窍”在于，用等离子体射流轰击表面，打破材料表面的硅碳键，并将其转化为硅烷醇。新产生的硅烷醇的表面活性更强，可以与PTFE结合。接着，在高压条件下，硅烷醇与经过处理的PTFE中的含氧官能团构成氢键，进而形成强粘合效果。

将这两种材料粘合在一起，可以使新材料兼具PTFE的耐化学性、防垢性、抗滑性，以及硅橡胶的弹性。如果对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。更值得关注的是，当PDMS的背面也用等离子表面处理后，它还可以与铜甚至玻璃粘合。经过等离子技术处理的PDMS就像一种双面胶带，可以使聚合物能够“清洁地”粘附在其他材料表面。

等离子体处理通常是一个导致表面分子结构改变或进行表面原子置代的等离子体反应过程。即使在氧气或氮气等不活泼的气氛中，等离子体处理仍可以在低温条件下产生高活性的基团。在这个过程中，等离子体还会发出能量很高的紫外线，与产生的快离子和电子一起为打断聚合物结合键和产生表面化学反应提所需的能量。只有材料表面的几个原子层参与了这个化学过程，聚合物的本体属性才能保持不变，选用合适的反应气体和工艺参数就可以促进某种特定的反应，形成一种不寻常的聚合物附着物和结构。