Page 13 - 《真空与低温》2026年第1期

10 真空与低温 第 32 卷 第 1 期

PP 基膜疏水恢复现象也会对实际应用产生影响， 物表面共价键，形成的自由基可以和氧气与水分子
因此需要全面认识并深入探讨该方案的可行性。 等结合，形成热力学稳定的极性官能团，达到界面
下面梳理了常见的疏水聚合物表面原位改性方法， 强化的效果。此外，通过控制气体原料的类型、压
并概述了其存在的局限性。 力和发生功率、处理时间等参数，可将等离子体控
（1）电晕处理 制在仅几纳米 [52] 的深度，减少对薄膜材料本征特
用电晕对聚合物进行表面处理在过去十多年 性的影响。
里取得了重大的进步，已成为业内薄膜金属化最常 Kwon 等 [53] 对 PP 薄膜通过纯 Ar 和 Ar/O 2 混合
见的前处理方法之一。其工艺参数中最重要的便 气体进行常压射频等离子体处理后的表面特性进
是功率强度，处理 PP 基膜时往往需要高功率输入， 行分析，发现随着氧含量的增加，表面极性化成为
会增加基材损坏和整体性能改变的风险。因此需 主导过程；表面蚀刻速率区域异化，形成不规则化图
要引入添加剂或控制处理时间，以得到理想改性膜。 案。Choi 等 [49] 对微孔 PP 薄膜进行氧等离子体改性，
但处理后的膜会随着储存时间的延长而出现老化 持续 1 min 后便将粗糙度从 40.4 nm 增加到 88.9 nm，
现象，这是因为其固有的疏水特性会诱发极性基团 提高溅射铜层的附着力。Chytrosz-wrobel 等 [54] 研
回归和扩散，采用其他的保护手段只能是延缓老化， 究结晶度对冷氧等离子体刻蚀聚合物表面形成的
不能完全解决储存时间对其改性的影响。 纳米拓扑结构的影响，发现结构中非晶区域优先刻
（2）等离子体刻蚀 蚀的现象。刻蚀后润湿性显著提升（图 11（a）），其
常见的等离子体处理是指在低真空环境下气 机理 [55] 是疏水聚合物薄膜（图 11（b））经处理后强
体被电离，形成的离子、电子、自由基、光子和亚 氧化表面与水滴形成极性共价键（图 11（c）），与低
稳激发态物质等被加速轰击到聚合物表面，一方面 表面能的情形（图 11（d））出现显著差异。Sarani 等 [56]
可以清洗薄膜在加工、运输、储存过程中所带的有 研究发现，在氩等离子体射流中加入正确浓度的水
机杂质，另一方面在增大粗糙度的同时能破坏聚合 蒸气是提高等离子体表面改性效率的便捷方法。

80 聚乙烯 0.1°
SFE/ （mJ·m 2 ） 60 85°
70
50
40
30
20
10
0
未处理 1 min
0.1°
SFE/ （mJ·m 2 ） 80 聚对二甲苯C 天然聚乙烯（最顶层）
70
60
85°
50
40
30
20
10 （d）疏水膜与水滴接触极性共价键
0
未处理 1 min 天然聚乙烯
20°
SFE/ （mJ·m 2 ） 80 聚氨酯 氢键
70
（最顶层）
60
50
100°
40
30
20
10 非极性共价键
极性共价键
0 未处理 1 min
（a）氧等离子体改性前后接触角 （b）疏水膜顶层 等离子体处理聚乙烯（最顶层）
（c）亲水膜
图 11 氧等离子体改性接触角变化示意图 [54] 及机理图 [55]
[54]
Fig. 11 Schematic diagram of contact angle changes after oxygen plasma modification and mechanism diagram [55]

但等离子清洗也具有时效性，由于改性薄膜本 容易与内部非极性碳-氢基团置换迁移，改性效果
[57]
身有降低能量趋势，高能亲水活性基团稳定性低， 会随着储存时间的延长而恢复 。因此有等离子