前言

等离子体化学是20世纪60年代发展起来的一门新兴交叉科学。人们早就知道气体的放电会引发某些特殊的化学反应, 但长期来并未认真探索其广泛的意义和反映事物本质的规律^[1]。由于发展高新技术的迫切需要, 才引起对等离子态的关注。直到1967年才出现”等离子体化学”这一术语^[2]。经过40多年的研究发展, 已经广泛地运用于化工、冶金、机械、纺织、电子、能源、半导体、医药、环境等领域^[3]。

等离子体在高分子科学上的应用发展很快, 涉及面广, 大致可分为三个方面: 等离子体聚合；等离子体引发聚合；高分子材料的等离子体表面改性^[4]。

1．等离子体

1.1 定义

等离子体具体定义是:由部分电子被剥夺后的原子及原子被电离后产生的正负电子组成的离子化气体状物质,它是除固、液、气外物质存在的第四态。从通常的能量排布气体gt;液体gt;固体的角度来说, 等离子的能量比气体更高, 能表现出一般气体所不具有的特性, 所以也被称为物质的第四态。等离子态这一新的存在形式, 是经气体电离产生的由大量的带电粒与(离子、电子)和中性粒子(原子、分子)所组成的体系, 因其总的正、负电荷数相等, 故称为等离子体^[5]。

等离子体是一种发光、电中性的含有离子、电子、自由基、激发态分子和原子的电离气体。按其体系温度划分, 可分为高温等离子体和低温等离子体。高温等离子体难以生成聚合物, 常用于生成耐高温的无机物质。低温等离子体适用于化学反应^[6]。

1.2 等离子体引发聚合

等离子体引发聚合是指把等离子体作为一种能源对单体进行短时间的照射(数秒到数分钟) , 然后放置在适当的温度下进行聚合的一种反应, 是一种不需要任何引发剂的新的聚合方法。这种聚合方法无论在工艺过程还是在聚合物的结构、性能上都不同于等离子体聚合^[2]。

等离子体引发聚合是指利用等离子体产生的活性物种引发特定单体聚合的一种新的聚合方法,气体经短时间(数秒到数分钟)辉光放电形成的等离子体,与单体蒸气发生气相反应生成活性中心,并在适当温度下引发单体进行的聚合反应。无疑,这是一种不需外加引发剂的新聚合方法。狭义的等离子体引发聚合只指有机气体经短时间等离子体引发形成活性种后,引发单体聚合,广义的等离子体引发聚合则包括材料暴露在等离子体中,在表面形成活性点后,引发单体的接枝聚合^[7]。