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根據(jù)所使用氣體源的不同，等離子體技術(shù)對(duì)材料的處理方法也不同，主要分為兩種方式，一種是以空氣、氧氣、氮?dú)鉃榇淼幕钚詺怏w等離子體處理方法，即等離子體植入官能團(tuán)反應(yīng)；另一種是以氦氣、氬氣為代表的惰性氣體等離子體處理方式，即等離子體交聯(lián)反應(yīng)(CASING)。但無(wú)論是惰性氣體還是活性氣體等離子體，在等離子體處理過(guò)程中，都能在材料表面產(chǎn)生大量的自由基。

(1) 活性等離子體處理技術(shù)

在使用等離子體技術(shù)處理聚合物材料時(shí)，根據(jù)需要選擇合適的活性等離子體氣體源，便會(huì)在材料表面引入不同的官能團(tuán)，改善材料的生物相容性、潤(rùn)濕性等性能。例如，一般使用氧氣、空氣或氨氣、氮?dú)獾入x子體處理技術(shù)，便會(huì)在材料表面引入一些羧基等含氧官能團(tuán)或氨基官能團(tuán)。以最常見的在材料表面植入含氧官能團(tuán)為例，圖1為氧等離子體在與材料表面接觸時(shí)羥基化或羧基化的過(guò)程。一般而言，含氧、氮等離子體處理技術(shù)會(huì)在材料表面引入大量的親水性基團(tuán)，使疏水性的材料變得親水，從而提高了其生物相容性、粘接強(qiáng)度、可印刷性以及手感等。而含氟的等離子體則會(huì)在材料表面引入氟官能團(tuán)，增加了材料表面的疏水性。X-光電子能譜(XPS)可以檢測(cè)材料表面的化學(xué)組成，因此可以利用XPS表征等離子體處理前后以及放置一段時(shí)間后材料表面的元素組成變化，結(jié)果表明，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，引入官能團(tuán)的含量會(huì)有所降低，因此，在材料表面引入的官能團(tuán)并非一直穩(wěn)定存在，是有一個(gè)“重新調(diào)整”的過(guò)程的，而這個(gè)時(shí)效性受很多因素的影響，但當(dāng)聚合物分子鏈活動(dòng)受限時(shí)，其表面引入的官能團(tuán)的遷移就會(huì)受到抑制，從而減緩時(shí)效性。

圖1 氧等離子體在與材料表面接觸時(shí)羥基化、羧基化的示意圖

(2) 惰性等離子體處理技術(shù)

惰性氣體等離子體改性過(guò)程相對(duì)活性氣體而言，較為復(fù)雜。接枝過(guò)程中，惰性氣體活性粒子在材料表面反生交聯(lián)，形成交聯(lián)層，這種反應(yīng)又被稱作等離子體交聯(lián)反應(yīng)，也是人們常說(shuō)的“CASING”，它主要是利用沒(méi)有解離的激發(fā)態(tài)中性分子或原子進(jìn)行表面改性的。惰性氣體的改性仍然是以能量交換的方式釋放能量以實(shí)現(xiàn)改性的。通常，在等離子體作用下，聚合物分子發(fā)生化學(xué)鍵斷裂，產(chǎn)生自由基，相鄰自由之間存在合并反應(yīng)的趨勢(shì)，所以，斷裂反應(yīng)和交聯(lián)反應(yīng)是同時(shí)發(fā)生且相互競(jìng)爭(zhēng)的，哪個(gè)反應(yīng)起主導(dǎo)作用取決于分子結(jié)構(gòu)、結(jié)晶度、等離子體工作氣體種類、溫度等條件。而且研究表明，等離子體表面交聯(lián)可以限制官能團(tuán)自由翻轉(zhuǎn)，達(dá)到抑制等離子體時(shí)效性的作用。