大氣壓DBD等離子體炬對幾種有機(jī)基體表面的聚合改性研究.pdf

1、大氣壓DBD等離子體聚合因無需溶劑，聚合單體范圍廣，且不損害材料固有性質(zhì)，在材料表面改性方面受到廣泛的關(guān)注。在本論文中，我們設(shè)計了液體電極大氣壓介質(zhì)阻擋放電(DBD)等離子體炬裝置，研究了交流和脈沖直流高壓電源驅(qū)動產(chǎn)生大氣壓DBD等離子體炬的放電機(jī)制和特性。為研究高壓直流脈沖等離子體的聚合特性，我們利用Ar和He兩種氣氛的脈沖等離子體炬和丙烯酸單體對有機(jī)管狀材料內(nèi)表面進(jìn)行了聚合改性，并與交流(AC)等離子體炬在對材料表面聚合改性方面進(jìn)行

2、了比較。最后我們利用大氣壓交流DBD等離子體炬對PMMA薄膜進(jìn)行表面改性以改善其親水性和生物相容性。
　　當(dāng)利用脈沖電壓驅(qū)動產(chǎn)生等離子體炬時，He和Ar等離子體炬在管材料中具有較好的傳播性，且當(dāng)氣體流量增加時，其傳播距離增加。兩種氣氛的脈沖等離子體炬的放電電流均隨著輸入電壓的增加而增大，在相同條件下，它們的放電電壓-電流特性曲線相似。此外由發(fā)射光譜(OES)發(fā)現(xiàn)，He和Ar脈沖等離子體炬中均有OH、O等活性粒子的存在，而它們會對等

3、離子體聚合起到十分重要的作用。
　　等離子體炬沉積的丙烯酸聚合物薄膜(PAA)是由大量的納米錐組成，而PAA納米錐的尺寸大小和密度受放電氣體種類、載氣氣體流量、單體加熱溫度及等離子體炬驅(qū)動電源種類等因素影響。在相同條件下時，He和Ar脈沖等離子體炬沉積的薄膜表面納米錐的平均高度相近，分別為65.84nm和66.78nm，其中He脈沖等離子體炬沉積的納米錐密度較大，但規(guī)整度較小。經(jīng)脈沖等離子體炬聚合改性后，PVC管內(nèi)表面的親水性增加

4、，其接觸角隨炬在管中的傳播方向近似呈線性增加。由X射線光電子能譜(XPS)發(fā)現(xiàn)，在相同條件下，經(jīng)Ar脈沖等離子體炬聚合改性后的PVC管內(nèi)表面上COOH/R的含量略高于經(jīng)He脈沖等離子體炬聚合改性后的，分別約為6.81％和4.97%。細(xì)胞粘附實驗分析發(fā)現(xiàn)，PVC管內(nèi)表面經(jīng)改性后有大量的細(xì)胞呈橢圓形或梭形粘附在其表面上，其中He脈沖等離子體炬聚合改性后粘附的細(xì)胞數(shù)量比Ar脈沖等離子體炬約多1×105/mm2。另外，交流驅(qū)動的Ar等離子體炬對

5、PVC管內(nèi)表面聚合改性發(fā)現(xiàn)，沉積的PAA膜也是由納米錐組成，其密度和規(guī)整度較好，但平均高度較低約為14.28 nm；經(jīng)XPS分析發(fā)現(xiàn)，引入到PVC管內(nèi)表面上的COOH/R基團(tuán)的含量約為3.44%。
　　經(jīng)過大氣壓交流DBD等離子體炬聚合改性后的PMMA薄膜表面含有極性基團(tuán)的含量增加，且隨著輸入功率的增加而增加。當(dāng)輸入功率為50 W時，PMMA薄膜表面的COOH/R基團(tuán)含量是30 W時的2倍多。處理后的PMMA薄膜的接觸角降低，在輸