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等離子體羥基化


等離子體是由電離了的氣體組成，主要包括電子、離子、分子、中性基團等氣體團，總體上呈現電中性，稱為物質的“第四態”。等離子體在宇宙中廣泛存在，如太陽等恒星、極光、閃電等中;由于地球上溫度低，故天然等離子體在地球上很難穩定存在，常使用人工氣體放電方法產生穩定可控的低溫等離子體，常用的氣體放電方法有輝光放電、介質阻擋放電、電暈放電、射流放電等。低溫等離子體具有大量高能活性粒子，可以使反應物分子產生激發、電離或斷鍵，在材料表面產生刻蝕、交聯或聚合等一系列的理化反應，在材料表面改性方面具有良好的應用前景。

羥基化方法

表面羥基化是指向樣品表面引入-OH的反應，羥基化處理可使襯底表面活性增加，親水性增強。襯底表面羥基化的方法分為干法和濕法兩類。

1）干法羥基化
干法羥基化技術（等離子體羥基化）是通過一些氣體對樣品表面進行等離子體處理，包括H2O、O2、O2/O3、O2/H2O2、空氣等，這樣可以使樣品表面產生一些提升其親水性的含氧官能團，例如羥基。等離子清洗機屬于干式清洗，它的工作模式是利用一些活性粒子去除樣品表面的無機污染物、弱鍵、典型-CH基有機污染物和氧化物。整個過程耗費時間較短，效率較高，能在去除樣品表面污染物的同時提升表面親水性能，且不會產生工業廢料，較為環保，操作起來較為安全。最重要的是這種方法僅在樣品表面數量級非常小的厚度范圍內發生反應，不會損害樣品內部，且處理過程在整個表面都比較均勻。
等離子體羥基化示意圖

高分子聚合物等離子體羥基化改性反應過程示意圖

2）濕法羥基化
濕法技術采用的是化學試劑。一般濃度較高的酸堿溶液都具有強烈的腐蝕性，它們可以溶解和腐蝕掉襯底表面的有機物和金屬雜質，離解出襯底表面的Na+、K+、Ca2+等陽離子，同時使表面鍵合斷鍵成為Si-OH基團。常被用做羥基化的堿性溶液有氫氧化鈉溶液、氨水雙氧水溶液等。而提到做羥基化處理的酸性溶液，食人魚溶液常常被作為首選，它是濃硫酸(95%-98%)與過氧化氫(30%)的混合產物，比例較為多樣，一般為3:1(V:V)、7:3(V:V)等。

食人魚溶液也是濕法羥基化處理中最常用的一種試劑，它可以在樣品表面的污染物去除的同時，將樣品表面羥基化。而食人魚之所以能夠在將樣品清洗得極為徹底的同時，還能使樣品羥基化效果達到最佳，是因為組成食人魚的材料為強酸和強氧化性溶液，這也是它總被用來做羥基化試劑的主要原因。食人魚溶液的清洗原理可表示為：H2SO4+H2O2→H3O+HSO4-+O。因此，食人魚溶液除了能讓樣品表面的雜質氧化、脫除，從而除掉樣品表面的污染物，還可以將樣品表面羥基化。

等離子體羥基化，既可得到基片較高的羥基化率，又對基片表面影響較小。濕法羥基化存在廢液處理問題，等離子處理法屬于干式工藝，幾乎不產生有害氣體或液體。
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