久久精品国产亚洲AV麻豆导航,久久精品国产免费播蜜桃,亚洲AV午夜福利精品一区,无码国产精品一区二区AV,久久96热在精品国产高清

聚合物材料表面的功能化改性和制備在生物醫學(xué)領(lǐng)域,特別是蛋白質(zhì)、細胞或生物流體等與材料相互作用方面發(fā)揮著(zhù)至關(guān)重要的作用。聚合物材料被廣泛用作生物傳感器、微流控芯片、藥物傳遞系統、骨移植等方面的基體材料。聚苯乙烯(PS)因具有良好的力學(xué)性能及較低的成本,得到工業(yè)界的關(guān)注,材料本身無(wú)毒性和高透明度使其成為生物醫學(xué)領(lǐng)域重要的原材料之一。PS不僅廣泛用于細胞/組織培養容器,而且在微流控芯片等微納米尺寸器件的制備方面也具有重要的應用前景。然而,由于PS分子側鏈為疏水基團,導致材料表面呈疏水性,通常須經(jīng)過(guò)表面功能化改性以增加其表面潤濕性、黏附性等,從而提高其與化學(xué)或生物配體的結合或改善其與生物流體等相互作用。

近年來(lái),等離子體處理技術(shù)作為一種新型的表面處理技術(shù)備受關(guān)注。該技術(shù)主要通過(guò)高頻放電電離氣氛介質(zhì)中的氣體分子產(chǎn)生大量高能電子、帶正電荷、負電荷的活性粒子和自由基,從而對置于其中的材料進(jìn)行改性。等離子體技術(shù)在不改變材料固有性能的前提下對材料表面性能如親水性、黏附性等進(jìn)行改善,是一種高效、環(huán)保的表面改性方法。常見(jiàn)的等離子體處理氣氛包括空氣、O2、N2以及NH等,研究重點(diǎn)多集中于材料表面活性基團引入或親水改性。

本文以NH3為等離子體處理氣氛,通過(guò)調節不同工藝條件對PS材料進(jìn)行等離子處理,研究PS材料表面水接觸角、化學(xué)成分的變化,考察氨氣等離子處理對PS材料表面親水性的影響。

圖1為PS的氨氣等離子處理過(guò)程及可控親水改性示意圖。等離子處理過(guò)程中,利用真空系統維持反應腔內壓力約30Pa,在內置平板式電極間將氨氣(純度為99.99%)電離產(chǎn)生等離子體,對其中的PS材料表面進(jìn)行改性。

圖1　PS的氨氣等離子處理過(guò)程及可控親水改性示意圖

等離子處理時(shí)間對PS材料表面接觸角的影響

圖2為氨氣等離子處理時(shí)間對PS材料表面接觸角的影響。設置功率為400W,保持氣體流量為200sccm,壓力為30Pa,探究PS材料表面接觸角隨處理時(shí)間的變化(圖2)。從圖2可以看出,隨著(zhù)處理時(shí)間的延長(cháng),PS材料表面的接觸角呈明顯下降趨勢,PS材料表面接觸角可由處理前約91.6°降至約29.8°,且有望通過(guò)優(yōu)化工藝參數實(shí)現表面接觸角的連續變化。氨氣等離子在最初的30s內即實(shí)現對PS材料疏水表面的親水改性,這也說(shuō)明等離子體處理技術(shù)能夠高效快速地實(shí)現材料表面的親水改性。

圖2 等離子體處理時(shí)間對PS表面親水性的影響

表面化學(xué)成分分析

氨氣等離子處理通過(guò)引入含氮官能團等改變材料表面化學(xué)成分,實(shí)現PS材料的親水改性。功率為400W,處理時(shí)間為120s,氣體流量為200sccm,壓力為30Pa,經(jīng)等離子處理后材料表面接觸角約(50+1.9)°。分別對該材料等離子處理前及處理后(1d和7d)表面化學(xué)成分進(jìn)行分析,圖3為PS材料表面等離子處理前后XPS全譜和C1s、O1s和N1s擬合圖。表2為等離子處理前后PS材料表面元素組成變化。

圖3　PS材料表面等離子處理前后的XPS全譜和 C 1s、O 1s和N 1s擬合圖

從圖3和表2可以看出,氨氣等離子處理前PS材料表面僅含C元素及痕量O元素,其中,O元素可能來(lái)源于PS材料薄板中少量的添加劑[14]。等離子處理后材料表面成功引入N元素和O元素,使得材料表面化學(xué)成分發(fā)生明顯變化。其中,C元素原子數比例從處理前的100%下降至71.64%,O和N元素原子數比例分別提高至15.47%和12.89%,O/C和N/C含量比分別增至0.22和0.18。表明氨氣等離子處理后在PS材料表面成功引入N元素,而O元素的引入則是因為等離子處理后材料表面活性基團暴露在空氣中而被氧氣氧化生成含氧基團。等離子處理后材料表面N元素的含量無(wú)明顯變化,而O元素的含量則略有升高,這可能與材料表面的緩慢氧化有關(guān)。

圖4為氨氣等離子處理前后PS材料表面N元素的高分辨XPS譜圖。

圖4　等離子處理前后PS材料表面 N 1s擬合圖譜

從圖4可以看出,等離子處理前PS材料表面無(wú)N元素;氨氣等離子處理后,PS材料表面新增了含氮極性基團,如C—N,O=C—N等,其結合能分別對應398.4eV(N1)和399.7eV(N2)。含氧和氮的極性基團的引入是PS材料疏水表面實(shí)現親水改性的關(guān)鍵因素之一。

綜上所述：利用氨氣等離子對PS材料表面進(jìn)行功能化處理,實(shí)現疏水材料表面的親水改性。材料表面含氧和氮元素的極性基團的引入是實(shí)現親水改性的關(guān)鍵因素之一。