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PMMA是具有高透明度的常用高分子材料，全稱為聚甲基丙烯酸甲酯，俗稱有機玻璃，是由甲基丙烯酸甲酯（MMA）聚合而成的高分子化合物，具有化學性能穩定、透光性好、機械強度高、易于加工、價格低廉的優點，廣泛應用于光學器件、生物醫學及建筑等領域。

由于這種材料是疏水的，為了提高PMMA的附著力，可以采用低溫等離子體表面處理技術提高PMMA表面的附著力。

等離子體是由各種離子、電子、自由基及原子等組的而成的復雜混合體。低溫等離子體是指在等離子體放電過程中，重粒子溫度比電子低的多，引起溫度不平衡，從而整個等離子體系的溫度低，也稱之為不平衡等離子體。

采用低溫等離子體對PMMA材料表面改性有以下優點：

第一是溫度低，符合PMMA材料溫度敏感特性的需要；

第二是只涉及表面納米級的改性，對材料表面破壞性小；

第三是表面改性均勻；

由于PMMA襯底對溫度敏感，故改性時溫度不能太高，而低溫等離子體對材料改性特點符合這一要求，因此可以采用低溫等離子體處理PMMA襯底來提高附著力。

PMMA等離子處理提高親水粘接性原理

用氧等離子體對PMMA表面進行轟擊處理的同時，部分極性基團以及色散基團產生在PMMA的表面上，使得PMMA表面能增加。氧等離子體對極性基團的影響更大，氧等離子體處理后添加的極性基團的量遠大于色散基團的數量。極性基團包括羥基（-OH）和羰基（C=O）以及含量占比最多的碳酸酯基（RO-CO-OH）。羥基可以起到提高粘合強度的作用，因為當兩種材料進行表面接觸操作，并粘合在一起時，兩個物體接觸部分的表面上的羥基之間發生反應形成-O-共價鍵，并生成H2O，可以大大提高兩個物體表面的粘合強度。

PMMA等離子處理前后水滴角對比

材料的表面性質與表面能有關，表面能不能實現直接測量。當水滴滴在聚合物表面時，在液體-固體-氣體三相交界處的夾角為接觸角，且材料的親水性越好則接觸角越小。表面能的測量可以根據表面能和接觸角之間的關系改變為對接觸角的測量，聚合物材料表面的水接觸角與表面能之間存在負相關關系，即接觸角越小，表面能越大。所以，具有較高親水性程度的PMMA材料總是具有較高的粘合強度。

經過等離子處理后的PMMA水接觸角的減小表明，其表面發生了氧化，親水性增加如圖1.1（a）（b）所示

圖1.1 PMMA等離子處理前后水滴角對比（a）處理前（b）處理后

在氧等離子體處理過程中，PMMA表面會產生自由基，這些自由基可以與大氣中的氧反應生成C-N、C-O和O=C-O等親水官能團，這些含氮、含氧官能團與水分子中的游離H形成弱氫鍵，是表面親水性增加的主要原因。