亲疏水改性：原理与方法

亲疏水改性：原理与方法

亲疏水改性技术在日常生活和工业生产中有着广泛的应用，从防水衣物到防雾镜片，从自清洁表面到生物医学材料，都离不开对材料表面亲疏水性的精确控制。本文将为您详细介绍亲疏水改性的原理和方法，帮助您更好地理解这一重要的材料表面改性技术。

接触角是衡量材料亲疏水性能的重要指标。根据水滴在固体表面静态水接触角的数值θ大小，可将固体表面的疏水性分为以下几类。

• θ＜10°时，固体表面处于完全润湿状态，称该表面为超亲水表面；
• 10°＜θ＜90°时，水滴可润湿固体表面，称该表面为亲水表面；
• 90°＜θ＜150°，水滴不易润湿固体表面，称该表面为疏水表面；
• 150°＜θ，水滴难以润湿固体表面，称该表面为超疏水表面。

等离子体中含有丰富的离子、电子、自由基等活性粒子，可以对材料表面产生多种效应。利用等离子体中含有的活性粒子轰击材料表面，在同表面发生能量交换的过程中，激发出大量表面自由基，接着等离子体中的活性粒子同自由基发生反应，从而在材料表面引入新的基团，上述过程改变了材料表面性能，进而实现对材料表面浸润性（亲水特性或疏水特性）的调控。

通过研究低温等离子体对材料表面改性后材料表面润湿性的变化，发现随反应条件的不同，润湿性的变化也可以不相同，改性后接触角既可以减小，使材料表面亲水性增加，也可增大，使材料表面疏水性增加。造成不同结果的原因是材料表面形成的化学活性基团有所不同，如当材料表面产生了如羧基、羟基、羰基、氨基等亲水基团，材料的亲水性会增加；当材料表面产生的化学基团为CH3等疏水基团时，材料的疏水性增加。

1）亲水改性

目前，实现亲水改性的主要思路是通过等离子体处理在材料表面引入含氧（O）的基团，如羟基、羧基、酯基等，这些基团能够提高原材料表面的亲水性。

2）疏水改性

关于等离子体处理提高材料表面疏水性的研究思路，主要是通过在等离子体气体中添加含氟（F）气体，通过气体放电产生含F活性粒子，以在材料表面引入含F的官能团，改变表面元素构成，从而降低材料表面能，提高表面粗糙度，达到表面疏水改性的目的。