做座等离子体聚合物薄膜的性质及应用分析下

等离子体聚合物薄膜的性质及应用分析(下)

4等离子体聚合物薄膜的应用新进展

4．1 表面性质的应用

等离子体聚合物膜的润湿性和表面亲水性都较差，很多研究者在这方面进行了大量工作。例如用金属(金)嵌入C2F6等离子体聚合物膜的基体中可增加其表面润湿性。Hernandez等用芳香族化合物(3，5-双三氟甲基苯胺)作为单体，比较了等离子体聚合和电化学聚合所得薄膜之间的表面性质。虽然用两种方法制备的膜有相似的表面能和组成，但等离子体聚合物膜要光滑得多。这是由于等离子体聚合物膜含有较多的杂环原子和较高的氧含量，而且等离子体聚合条件要比传统聚合方法更苛刻。等离子体聚合物膜对金属、陶瓷和其它聚合物具有较好的粘附性，在金属基体的粘附M.手控方式：机台装有手动控制板和表面保护方面都具有潜在应用。Ameen等用烯丙基醇等离子体聚合得到了表面高羟基含量的膜，这些膜作为涂层材料特别是对保护材料避免阳光照射具有相当重要的意义。

4．2渗透性的应用

等离子体聚合物膜具有优异的低渗透性，可用于本体材料的表面作为分离膜和包装材料改进其阻隔性。那些对气体混合物具有选择性吸附的等离子体聚合物薄膜，可以沉积在高渗透性或多孔性的基体上形成一种不对称性的膜，用于选择性地分离气体。原料气分子大小对渗透性具有较大影响。例如对于膜的分离效果，分子尺寸对渗透比的影响要比分子溶解性的影响大得多。一般来说，用但是大家都知道乳酸吧含硅化合物等离子体制备的聚合物膜具有较高渗透性；相反如用含有卤素取代物单体例如溴制备的聚合物膜，由于片层间链段移动的限制，则表现出较低的渗透性。Matsuyama等系统地研究了等离子体条件对用于分离02/N2有机硅聚合物膜渗透性的影响。他们发现，在八甲基三取代硅烷中，尽管输入功率和原料气流速有变化，但渗透速率与参数W/FM(W为功率，F为流速，M为摩尔质量)成比例关系，当W/FM减小时渗透速率增加；而对选择性的影响则很小。ESCA分析发现，聚合物中的硅氧键含量随W/FM增加而降低。这种关系可以解释在低W/FM下的高渗透率。据报导用这种方法可以进行反转渗透提纯盐水和废水。

4．3电性质的应用

有机聚合物薄膜的电性质具有广泛的应用。根据膜的电导性，等离子体聚合物可划分成三类：绝缘双电层膜(电导率α 10－10S／cm)，半导体膜(10－10s／cm α 10－2S／cm)和导体膜(α S／cm)。还有许多作者对金属有机化合物进行了研究(异相金属颗粒／聚合物体系和从分子有机金属制备的均相聚合物)。Kay等人研究了金属嵌入有机物膜中的主要方法，包括： (1)用有机气体和目标电极溅射或刻蚀的金属同时进行等离子体聚合； (2)有机气体和金属蒸汽同时等离子体聚合； (3)有机金属化合物等离子体聚合和金属／聚合物目标化合物的溅射。等离子体异相金属／聚合物的电性质可以用颗粒金属理论进行解释。从电性质出发，结构体系可划分为三种： (a)金属体系(填充系数较大)，金属粒子形成含有双电层的金属连续相； (b)双电层体系(填充系数较小)，单个金属粒子分散在双电层基块中；(c)过渡体系。为了得到高电导率(电导率大于S／cm)的有机聚合物膜，许多人研究了金属—有机物等离子体聚合反应。例如用八氟丙烷金和氯化三氟乙烯金制备含金的等离子体氟化聚合物，也可用含AQ、Cu、A1、Zn、Ni、Sn的碳氢或碳氟单体制备金属—有机物等离子体聚合物膜。经AES、ESCA和IR分析发现，卤素碳氢化物中的金属含量增加会引起卤素含量降低，新生表面层的化学反应性也随之增强。AES元素分析显示，金属体积摩擦系数增加，导致膜表面的碳含量增加，电导率也随之增加。Osada和Yamada报道了含有金属和不含金属的酞花菁等离子体聚合反应，得到的膜具有光电转化效应。另外，以乙酰丙酮的铌盐为原料，用等离子体聚合反应可制得不同颜色和电导率在10－10—104S／cm范围的膜，这种膜不仅在金属—聚合物层上可以刻蚀电子束花纹，还可用作电子开关。

分子金属—有机物等离子体聚合物膜的电性质也引起了人们极大的关注。Kagami等报道了含钛的有机薄膜等离子体聚合物的电性质(以四异丁基氧化钛[TITP]作为原料气)。这些薄膜显示出n—型半导体的性质，电导率在10－8—102S／cm范围。Canet等通过测定金属体积摩擦系数在0到25%之间的复合膜的直流、交流和脉；中双电层反应，系统地研究了含金等离子体聚合物薄膜的双电层性质，由于聚合物相中势阶的存在，这种膜表现出空间—电荷—限制传导。等离子体聚合物薄膜的潜在应用非常广泛，例如可用于电化学器件的固体电池、传感器或显示仪器上等。

4．4光学性质的应用

等离子体聚合物膜的光学性质是一个很重要的发展方向。等离子体聚合有机硅薄膜的折射率(n值)在1..9的范围内，通过改变等离子体制备条件或后处理条件，n值能在相当宽的范围内变化。Poll等研究了等离子聚合条件对等离子体聚合物六甲基乙硅醚光学性质的影响，发现通过改变反应条件可得到不同的折射率。由于等离子体聚合物膜具有较好的透明性、物理和化学稳定性，以及和基体紧密接触，被广泛用作光学器件。例如，McCulloch等用HMDSO制备出了几十个纳米厚的等离子体聚合物膜，用作非线性光学聚合物的表面涂层，能阻止溶剂和聚合物基对拉力机夹具适用性的判定很难界定体接触以及NLO上产生的溶剂诱导蠕变。Biederman和Hollahan等提出，用C2P4和C2P3C1制备等离子体聚合物膜，可应用于抗反射和红外光学系统的保护涂层。

5结语

等离子体聚合物薄膜由干具有良好的化学惰性、不溶于水、优良的机械柔韧性和耐热性，与其它方法相比有独特的优越性，被广泛用于保护涂层、电子、光学和生物医学膜等各个领域。虽然合成条件较苛刻，仪器和单体较昂贵，膜的力学性能和物理稳定性都还有待于提高，随着研究的深入和工艺的成熟，等离子体聚合物薄膜的性质必将得到不断改善，将会发现更多的用途和工业价值。