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PEEK作為醫(yī)學(xué)中常用的聚合物,盡管機(jī)械性能和生物相容性較好,但其潤濕性呈現(xiàn)非親水性的特性一直是需要解決的問題。PEEK材料表面光滑、表面的化學(xué)官能團(tuán)主要是由C-C及C-H鍵和極少量C-O鍵構(gòu)成,這些官能團(tuán)親水性差,使得PEEK的未改性前潤濕性較差,不能滿足實(shí)際應(yīng)用中親水的要求。

等離子體清洗機(jī)改性是對工作氣體施加高電壓后電離而產(chǎn)生的等離子體,將產(chǎn)生的等離子體作用在聚合物表面,使其表面性能改變的一種新興改性方法。近年來,等離子體表面改性作為一種環(huán)保的技術(shù)正在逐漸取代化學(xué)試劑改性。等離子體處理后不產(chǎn)生任何廢液,又可以在不改變聚合物表面性能的情況下,對其極薄的表層進(jìn)行親水改性。等離子體是由帶正電荷和負(fù)電荷的離子、電子和通過外部能量源在激活過程中獲得的自由基組成的,通?？梢栽黾泳酆衔锏谋砻婺?改善粘接性能。等離子體清洗允許在聚合物表面上引入伯胺和羧基等親水官能團(tuán),這兩種途徑增加了聚合物表面官能團(tuán)的密度,從而使聚合物表面活性粒子增加,也增強(qiáng)了表面親水性。其機(jī)理主要有以下四點(diǎn):引入含氧親水基團(tuán)、刻蝕表面使其粗糙化、交聯(lián)抑制表面親水性恢復(fù)和沉積。

PEEK作為醫(yī)學(xué)中常用的聚合物,盡管機(jī)械性能和生物相容性較好,但其潤濕性呈現(xiàn)非親水性的特性一直是需要解決的問題。PEEK材料表面光滑、表面的化學(xué)官能團(tuán)主要是由C-C及C-H鍵和極少量C-O鍵構(gòu)成,這些官能團(tuán)親水性差,使得PEEK的未改性前潤濕性較差,不能滿足實(shí)際應(yīng)用中親水的要求。

等離子清洗機(jī)提高PEEK親水性

采用等離子清洗機(jī)對PEEK改性會使PEEK材料表面的接觸角降低50°以上,改性前后表面接觸角變化如圖1所示。等離子體中所包含著的豐富的活性粒子基團(tuán)附著于PEEK表面,使材料表面的官能團(tuán)組成發(fā)生變化,從而使PEEK的潤濕性呈現(xiàn)親水性。

圖1 PEEK等離子清洗機(jī)改性前后接觸角示意圖 

等離子清洗對PEEK表面化學(xué)成分的影響

本實(shí)驗(yàn)采用X射線光電子能譜分析儀XPS分析PEEK經(jīng)等離子清洗機(jī)改性處理后表面化學(xué)成分的變化。PEEK經(jīng)過等離子清洗機(jī)改性處理前后的XPS圖譜如圖2所示。通過對比處理前后以及等離子清洗機(jī)處理后C、O元素峰值的變化,可以看到:沒有經(jīng)過等離子清洗機(jī)改性前,PEEK表面的C元素峰值明顯高于O元素峰值。再與等離子清洗機(jī)改性后的PEEK表面C、O元素峰值對比發(fā)現(xiàn):改性前的PEEK表面C元素峰值明顯高于其他改性后C元素峰值,而改性后的PEEK表面O元素有明顯上升。

圖2等離子清洗機(jī)處理前后PEEK表面的XPS圖譜 

通過對比等離子清洗機(jī)改性處理前后PEEK表面C、O元素的含量變化,結(jié)合上文中對PEEK表面接觸角地測量結(jié)果可以得出:等離子體清洗機(jī)對PEEK表面的改性的原理主要是在其表面引入了含氧元素的活性粒子,由于含氧元素活性粒子呈親水性,使PEEK表面也呈現(xiàn)親水性。