等离子体是指被电离的气体，是由电子、离子、原子、分子或自由基等粒子组成的集合体。根据等离子体的粒子温度，可以分为高温等离子体和低温等离子体,用于材料表面改性处理领域的是低温等离子体。低温等离子体中高能粒子的能量一般约为几至几一电子伏特,大于聚合物材料分子的结合键能(几至十几电子伏特),完全可以使有机大分子链发生断裂。

利用等离子体与高分子材料表面相互作用，在表面上形成新的官能团和改变聚合物链结构，改善亲水性、粘接性、表面电学性能、光学性能以及生物相容性等，从而达到表面改性的目的。

等离子体表面处理能赋予材料新的表面性能，这些性能随时间逐渐衰减的性质称为时效性。

一般认为，等离子体表面处理对材料的作用存在表面活化、交联和表面刻蚀等多种复杂过程，表面活化赋予材料表面自由基、极性基团，使润湿性改善，而交联和刻蚀，使材料表面的活性物质减少影响润湿性改善。等离子体表面处理对材料表面的作用开始以活化为主，随着处理时间的增加，交联和刻蚀作用增加，影响了润湿性的进一步改善。

等离子体表面处理时效性越长，改性效果越稳定。表面性能衰减的原理可能是多方面的：试样离开反应室后，活化立即停止，但交联还可能在一定时间内存在；与周围环境中某些物质的反应也会使活化赋予材料的极性基团和自由基减少。

影响时效性的主要因素

1.材料的种类和特性

高分子材料的结晶度对等离子处理的时效性的影响非常显著。高分子材料内部无定型区分子结构松散，分子间距离较大;而结晶区部分分子紧密有序排列，分子间距离小。对于结晶度高的高分子材料,由于结晶区相对含量较大,等离子处理后表面极性基团的翻转和链段运动需要克服更大的阻力,因此表面极性基团的衰减程度较小。

2.等离子体气氛

不同等离子体气氛对高分子材料表面处理的效果不同，处理后的时效性也存在差异。例如用氩气和氧气混合等离子体对LDPE进行了处理,研究结果表明等离子处理效果和处理后的时效性与氩气和氧气的比例有关,当氩气和氧气的体积比是 9 ∶1 时处理效果最好并且时效性最不显著。

3.等离子处理功率

由于增加等离子处理功率会提高等离子体内部的能量密度，有利于增强等离子体与高聚物材料表面的反应,使高分子材料表面的氧元素含量升高并产生交联反应。

4.等离子处理时间

等离子处理时间的长短也会对处理后材料表面动态特征产生影响。等离子处理时间越短时效性越明显。这主要是由于等离子处理时间对高聚物材料表面被氧化层厚度的影响 。等离子处理时间越短 ,材料表面被氧化层的厚度越小,时效性越显著;反之处理时间越长,被氧化层的厚度越大.时效性越不明显。

5. 被处理材料的基体温度

基体温度低:被引入的基团位于材料的最表层(大约 0.5nm的范围内)基体温度高: 极性基团则位于材料表面大约 0.5~8nm的范围内，处于材料最表层的极性基才极易向材料内部翻传，使处理效果衰减。

因此有人提出进行两步法处理:两次处理时材料基体温度不相同(例如第一步为 100℃第二步为 45℃)。这种方法既有利于在材料表面引入大量极性基团,又能增加处理深度，从而使等离子处理后表面极性基团的衰减得到抑制。

6.等离子处理后材料的存储环境

等离子处理后材料存放的环境也会对时效性产生影响，具体来讲又可分为存储介质和温度两个因素。

温度:在相同的存储介质中,环境温度越高,分子链获得更多能量，分子链段运动加强，表面极性基团的翻转也更迅速,时效性越显著。

存储介质:如果存储环境是亲水性的，即使在较高的温度下，也能抑制高分子材料表面极性基才的丧失。亲水性的存储介质有利于材料表面生成的极性基团保持在材料的表面:反之,疏水性的存储环境则促使材料表面的极性基团翻转进入基体内部 。

等离子体表面处理多久失效

对于等离子体的处理时间，等离子体处理聚合物表面发生的交联、化学改性、刻蚀主要是因为等离子体使聚合物表层分子发生断键生成大量的自由基。实验说明，随着等离子处理时间的延长、放电功率增大,生成的自由基强度增加,达到最大点后进入一种动态平衡;放电压力在某一定值时,自由基强度出现最大值，即在特定条件下低温等离子体对聚合物表面反应的程度最深。

等离子体表面处理后可能应为材料自身的性质、处理后受到二次污染、又发生化学反应等原因，处理后表面能保留的时间不好确定。经过等离子表面处理达到较高表面后，立刻进行下一道工序，避免表面能衰减造成的影响。

低温等离子处理只作用于材料表面(通常为几至几一纳米),不影响基体的性质。此外,低温等离子体技术具有易操作、加工速度快、处理效果好、环境污染小、节能等优点,因此在材料表面改性处理中得到广泛的应用并具有广泛的发展前景。