氧等离子体清洗机PDMS亲水改性

聚二甲基硅氧烷简称为PDMS,是一种有机硅类聚合物。有机硅都具有共同的重复的硅氧烷单元,分别由一个Si-O基团所组成,硅原子上可以结合很多个侧基团,如-CH3、-CH2-CH3等。该聚合物还可以与各种链末端结合,当末端基团为-CH3被-OH取代时,则可称为端羟基PDMS;当末端-CH3被CH2=CH-取代时,则可以称为端乙烯基PDMS;PDMS具有比其他聚合物更高的极性和稳定性,硅-氧键的能量高于碳-碳键的能量,证明了它的高热稳定性,化学惰性和柔韧性。但PDMS其表面粗糙度大,表面能低,粘附性差。限制了在诸多领域的应用。良好的亲水性可拓宽其应用范围,一方面在微流控中的微通道填充水溶液期间可表现出增加细胞粘附力及减少的气泡的捕获效果,另一方面增加表面极性减少非特异性物质的吸附,并在隐形眼镜、伤口敷料、药物输送系统、导管、微流控芯片、户外高压绝缘材料,防污涂料和柔性电子器件等方面有重要应用。

氧等离子清洗机

小型氧等离子清洗机

等离子体清洗机PDMS亲水改性

等离子体是一种原子被电离或被剥夺部分电子所产生的离子化气体物质,含有离子、原子、分子的亚稳态和激发态。1879年克鲁克斯提出了“物质第四状态”,用来描述等离子体状态。1929年汤克斯和郎谬尔在采用“等离子体”这一名词来描述气体放电产生的带电粒子集合体,是继固、液、气三态之后的第四态。固态物质加热相变转化为液态,液态继续加热,分子运动加剧,转化为气态。如果给予气态物质足够多的能量,这时的物质状态就与以往认知中的气液固态不同。基于该观点,将等离子态称为“第四态”。

基于等离子体清洗机处理的材料表面一般会产生氧化效果或者是交联效果,各种空气和二氧化碳等气体可以氧化PDMS等聚合物的表面,产生了含氧基团,而惰性气体可以使PDMS表面产生自由基位点,活化了聚合物的表面。

当等离子体作用于固体表面,发生刻蚀作用,即曝露在外的表面材料和原有的表面污染物生成挥发性气态物质除去,固体表面变粗糙,形成许多微细坑洼,增大了样品的比表面积,并提高固体表面的润湿性能;PDMS中大部分的键能在0~10eV,等离子体中的粒子能量在0~20eV,因此将固体表面暴露于等离子体后,材料表面物质化学键获得足够能量而被打断,产生自由基,并形成网状的交联结构,增强了PDMS表面活性。如果引入反应性气体,被等离子体活化的物质表面与反应性气体发生某种复杂化学反应,从而产生新的活性基团,如氨基、烃基和羧基等,对材料表面活性有显著影响。

利用真空氧等离子清洗机通入氧气等反应性气体在PDMS表面进行反应,可以引入表面功能基团,如-OH-和NH2等,从而改变了聚合物的表面结构,达到亲水改性的目的。操作过程中不存在化学试剂的使用,避免造成二次污染,具有独特的优势。