低温等离子体是由离子、电子和中性粒子组成的部分电离气体,由稀薄气体在低压下用激光、射频或微波电源激发辉光放电产生,电子温度为300~50000K,而气体温度很低,大致在室温至上百摄氏度。
低温等离子处理技术是将PTFE试样置于 特定的离子处理装置里面,利用等离子体产生的各种活性离子如离子、电子、自由基、激发态原子与分子轰击材料表面,使其发生碳一氟键和碳一碳键的断裂,生成大量自由基,增加PTFE的表面自由能,同时也可引入活性基团,改善其润湿性和粘接性能。用于PTFE表面改性的气体,大量的实验研究发现等离子体放电功率、处理时间、处理时系统压力以及处理气氛对PTFE膜表面亲水化改性都有较大影响。
用氨气等离子体处理PTFE只需很短的处理时间即可获得良好的亲水性,水接触角可达20°,但处理后的样品随放置时间延长水接触角将逐渐增加,表面亲水性逐渐变差。以含极性基团的有机物蒸气为气氛进行等离子体处理,可在PTFE表面形成覆盖层,具有高度交联、性质稳定的特点,又含有极性基团,可有效地改善PTFE的表面亲水性。在等离子体状态下形成多种活性粒子,主要是激发态氧分子和氧原子,可发生氧化、刻蚀等作用,且刻蚀作用极强。纯甲烷等离子体处理PTFE以等离子体聚合作用为主,在PTFE表面形成不含F的覆盖层,覆盖层主要为碳氢结构,极性基团很少,主要来源于本底真空中残余气体的影响和等离子体处理后表面自由基和空气的反应。
低温等离子体处理技术具有简单、快速、改性仅涉及材料表面而不影响本体结构和性能等优点,且材料表面处理的均匀性好,不造成环境污染,无需进行废液处理,因而节省了能源,降低了成本,日益受到人们的重视。然而,等离子处理的设备较昂贵,且处理后改性效果及耐久性不稳定。因此,等离子体处理胡的表面应用,如涂敷和粘接等,应尽快进行。