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等離子體誘發(fā)自由基

自由基（free radical）化學上又稱為“游離基”,是指含有一個不成對電子的原子或基團。書寫時,通常在原子符號或者原子團符號的旁邊加一個“·”表示沒有成對的電子。當在一個化合物分子中含有兩個或兩個以上未成對電子,且未成對電子相距較遠相互作用力較弱時可形成雙基（biradical）或多基（polyradical）。自由基可以是帶正電荷或負電荷的粒子,也可以是不帶電荷的粒子。雖然金屬及其離子或絡合物也含有不成對電子,但是按照常規(guī)定義不把其歸入自由基。通常情況下,自由基都具有較高的化學活性。

自由基的產生

化合物分子分解為自由基的反應,通常來說可以分為如下幾類：
（a）分子共價鍵直接均裂。分子化學鍵的斷裂需要要吸收足夠的能量。共價鍵的斷裂有均裂和異裂兩種形式。當發(fā)生均裂時,原來的共用電子對均裂為兩個未成對電子分屬于兩個原子團,即形成自由基。
（b）活性粒子引發(fā)化學鍵均裂
例如自由基引發(fā)氧化物分解的反應：
R^•（PhCO₂）₂→PhCO₂R+PhCO₂^·
（c）電子轉移反應產生自由
一個原子或分子的氧化還原過程通常伴隨自由基作中間產物，如下反應：
ArO^-+Ce⁴⁺→ArO^·+Ce³⁺

等離子體誘發(fā)自由基

當聚合物分子暴露在等離子體輻照之下,等離子體中所包含的高速運動的電子通過與物質表面的非彈性碰撞向聚合物分子傳遞能量,引發(fā)聚合物分子中化學鍵的斷裂,分子發(fā)生電離或得到激發(fā),這一反應會導致自由基的生成,如圖1所示。與此同時,一些帶電重粒子可直接從聚合物分子中摘取氫原子從而誘發(fā)自由基形成在聚合物分子鏈上。研究表明等離子體中包含的紫外光對聚合物分子的輻照也能夠誘發(fā)自由基的產生。不穩(wěn)定的自由基在生成瞬間便趨向于互相合并發(fā)生交聯(lián)反應,穩(wěn)定的自由基則停留在聚合物表面,作為引發(fā)進一步化學反應的活性中心。與其它高能輻照相比,等離子體作用顯得較為溫和,等離子體輻照在聚合物上引發(fā)的自由基主要位于物質表層,它們在等離子體表面改性反應中起至關重要的“催化”作用,不僅可以引發(fā)聚合物分子的降解反應即化學刻蝕反應,還可以與等離子體中的自由基或活性粒子反應在聚合物表面引入新的官能團,當與單體分子接觸時還可引發(fā)等離子體接枝反應的發(fā)生。

圖1高能輻照與聚合物之間發(fā)生的輻照反應

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等離子體誘發(fā)自由基