采用低氣壓氬氣直流輝光放電等離子體對(duì)PVC 細(xì)管內(nèi)表面進(jìn)行了處理，使其內(nèi)表面親水性得到顯著改善，且處理效果均勻。處理時(shí)間越長(zhǎng)PVC 細(xì)管內(nèi)表面的水接觸角越小。經(jīng)過(guò)處理后的PVC 細(xì)管放置室內(nèi)大氣環(huán)境后內(nèi)表面的水接觸角出現(xiàn)退化，72 小時(shí)以后基本穩(wěn)定，穩(wěn)定后的內(nèi)表面水接觸角顯著好于未經(jīng)處理的PVC 細(xì)管。

　　聚氯乙烯（PVC）軟管具有光滑、質(zhì)量輕、耐腐蝕、外形美觀和價(jià)格低等優(yōu)點(diǎn)，在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域已被廣泛的應(yīng)用，比如透析管、氣管插管、靜脈輸液管及人造血管等。但是PVC 軟管表面親水性、粘結(jié)性較差，在臨床應(yīng)用上易出現(xiàn)意外事故。比如，PVC 人造血管或氣管插管等與人體軟組織緊密接觸時(shí)，親水性差會(huì)造成蛋白質(zhì)吸附和細(xì)胞吸附；作為靜脈輸液管轉(zhuǎn)接部件時(shí)容易出現(xiàn)脫落。近年來(lái)PVC 管內(nèi)表面的親水性問(wèn)題越來(lái)越多被關(guān)注，已經(jīng)有了很多關(guān)于PVC 軟管內(nèi)表面親水性改性方面的研究工作。Balazs等人利用射頻等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積法，以H₂ 作為運(yùn)載氣體在醫(yī)用PVC 軟管內(nèi)表面沉積聚四氟乙烯薄膜。Kathryn等人采用親水性自由基嫁接技術(shù)在PVC 細(xì)管內(nèi)表面嫁接羥乙基苯胺、羥基氟化物等親水性基團(tuán)。陳維濤和李樹材在PVC 軟管內(nèi)壁上涂覆陽(yáng)離子水性聚氨酯并對(duì)其進(jìn)行肝素化處理。

　　我們開(kāi)發(fā)了一種利用低氣壓直流輝光等離子體對(duì)PVC 軟管內(nèi)表面進(jìn)行改性處理的方法。在本文中，我們報(bào)告氬氣直流輝光等離子體對(duì)PVC 軟管內(nèi)表面進(jìn)行改性的結(jié)果，研究處理時(shí)間對(duì)PVC軟管內(nèi)表面親水性改善效果的影響，以及處理后PVC 表面親水性的退化效應(yīng)。

1、實(shí)驗(yàn)裝置

　　實(shí)驗(yàn)裝置如圖1 所示，真空室由不銹鋼制成（底面積：490 cm2, 高:35 cm），并裝有兩個(gè)石英玻璃觀測(cè)窗口。本研究中，真空室器壁直接作為放電陰極。真空室的中央設(shè)置一個(gè)直徑5 mm 的正電極，待處理的PVC 細(xì)管一端直接套在該電極上，另一端敞口放置。被處理的PVC 細(xì)管規(guī)格為內(nèi)徑4 mm、外徑6 mm、長(zhǎng)度50 mm，實(shí)驗(yàn)前將其浸沒(méi)在酒精中用超聲波清洗器清洗10 min 并晾干。用機(jī)械真空泵將真空室氣壓抽至10^{- 1} Pa 以下，然后通過(guò)質(zhì)量流量控制器將純氬氣（99.99%）輸入到真空室內(nèi)。當(dāng)氣體流量穩(wěn)定在34 SCCM時(shí)，給電極施加700 V 正偏壓，PVC 管內(nèi)形成穩(wěn)定的氬氣輝光放電等離子體。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后用PVC細(xì)管內(nèi)表面水接觸角的變化來(lái)評(píng)價(jià)內(nèi)表面親水性的改善效果。在處理后的PVC 細(xì)管上截取5 mm長(zhǎng)的小段，沿軸線方向剖成兩等份作為待測(cè)樣品。PVC 細(xì)管內(nèi)表面的水接觸角采用SL200B 型接觸角儀進(jìn)行測(cè)量。測(cè)量的液滴量為2 μL/ 次，每個(gè)樣品分別測(cè)量5 次，取平均值作為測(cè)量值。

圖1 實(shí)驗(yàn)裝置圖　(a)未處理; （b）5min 處理　圖2 PVC 細(xì)管內(nèi)表面上的水滴形態(tài)

2、結(jié)果與討論

　　在等離子體中存在著大量電子、離子、亞穩(wěn)態(tài)分子和原子等活性粒子�；钚粤Ｗ幼饔糜赑VC細(xì)管內(nèi)表面時(shí)會(huì)打開(kāi)材料表面分子間的化學(xué)鍵, 使內(nèi)表面生成具有反應(yīng)活性大分子自由基。等離子體處理后的PVC細(xì)管放置在空氣中時(shí)，空氣中的氧與新生的自由基作用, 在材料表面生成- COOH, - OH, - C=O等親水性基團(tuán)。同時(shí)等離子體中的活性粒子作用于PVC 細(xì)管內(nèi)表面還會(huì)在內(nèi)表面發(fā)生刻蝕作用，提高表面粗糙度。這些過(guò)程的綜合作用可以使PVC 細(xì)管內(nèi)表面的親水性得到改善，降低PVC細(xì)管內(nèi)表面的水接觸角。圖2 給出了未經(jīng)處理（a）和經(jīng)低氣壓氬氣直流輝光放電等離子體處理了5 min 的PVC 細(xì)管（b）內(nèi)表面的水滴形態(tài)。由圖可見(jiàn)，未經(jīng)處理的PVC 細(xì)管內(nèi)表面水接觸角較大（75.34°），而經(jīng)低氣壓氬氣直流輝光放電等離子體處理了5 min的PVC 細(xì)管內(nèi)表面水接觸角明顯減�。�50.59°）。這個(gè)結(jié)果表明：本研究采用的低氣壓氬氣直流輝光放電等離子體方法對(duì)改善PVC 軟管內(nèi)表面親水性是有效的。

2.1、處理時(shí)間對(duì)PVC 細(xì)管內(nèi)表面親水性的影響

　　為了評(píng)價(jià)在我們的處理方法中處理時(shí)間對(duì)PVC 細(xì)管內(nèi)表面親水性的影響，我們對(duì)PVC 細(xì)管分別進(jìn)行5、10、20 和30 min 的處理，并測(cè)量了內(nèi)表面的水接觸角。圖3 是距離陽(yáng)極20 mm 處內(nèi)表面水接觸角隨著處理時(shí)間的變化情況。從圖中可以看出，在我們實(shí)驗(yàn)觀察的時(shí)間范圍內(nèi)，隨著處理時(shí)間的延長(zhǎng)PVC 管內(nèi)表面接觸角近似按指數(shù)函數(shù)逐漸減小，5 min 處理后，接觸角為50.59°，10 min 處理后，接觸角為47.78°，20 min 處理后，接觸角為43.79°，30 min 處理后， 接觸角為37.30°。

圖3 水接觸角隨處理時(shí)間的變化曲線　　圖4 改性效果的均勻性

2.2、親水性改善效果的均勻性

　　為了考察低氣壓氬氣直流輝光放電等離子體處理對(duì)PVC 細(xì)管內(nèi)表面親水性改善效果的均勻性，我們從處理后的PVC 細(xì)管上距離陽(yáng)極5 mm、20 mm、35 mm 的位置分別選取了5 mm的一小段并測(cè)量其內(nèi)表面水接觸角。圖4 是經(jīng)過(guò)不同的時(shí)間處理后，三個(gè)不同位置處PVC 細(xì)管內(nèi)表面接觸角的測(cè)量結(jié)果。

　　從圖4 中可以看出，對(duì)應(yīng)不同處理時(shí)間的PVC 軟管，三個(gè)不同位置處的內(nèi)表面接觸角的大小略有差異，但是在誤差范圍內(nèi)可以認(rèn)為是一致的。這個(gè)結(jié)果表明：本試驗(yàn)中的處理方法可以實(shí)現(xiàn)對(duì)PVC 細(xì)管內(nèi)表面的均勻處理。

2.3、處理后PVC 管內(nèi)表面親水特性的穩(wěn)定性

　　一般地，PVC 材料表面經(jīng)過(guò)等離子體處理后一般都會(huì)獲得較好的親水性，但是隨放置時(shí)間的延長(zhǎng)親水性逐漸退。為了考察用本實(shí)驗(yàn)的方法處理后PVC 細(xì)管內(nèi)表面親水性能的穩(wěn)定性，我們將處理后的PVC 細(xì)管靜置于室內(nèi)大氣環(huán)境中，每隔一段時(shí)間測(cè)量其表面水接觸角。圖5 為經(jīng)過(guò)不同時(shí)間處理后的PVC 細(xì)管內(nèi)表面水接觸角隨放置時(shí)間變化的曲線。

圖5 改性后的親水退化效應(yīng)

　　從圖5可以看出：處理后的PVC 細(xì)管內(nèi)表面的水接觸角隨著放置時(shí)間的延長(zhǎng)出現(xiàn)了退化現(xiàn)象；經(jīng)過(guò)不同時(shí)間處理的PVC 細(xì)管內(nèi)表面水接觸角的退化趨勢(shì)是一致的，前3 天退化速度很快，達(dá)到5°/ 天，但是第三天以后基本穩(wěn)定，在誤差范圍內(nèi)可以認(rèn)為是不變的。其中，處理5 min與處理10 min 的PVC 細(xì)管放置24 天，內(nèi)表面接觸角能夠穩(wěn)定在57°左右；處理20 min 與處理30 min 的PVC 細(xì)管放置24 天，內(nèi)表面接觸角能夠穩(wěn)定在53°左右，均好于處理前的75.34°。從這個(gè)結(jié)果還可以看出，經(jīng)退化穩(wěn)定之后，20 min處理后的PVC 細(xì)管內(nèi)表面接觸角和經(jīng)過(guò)30 min處理后的PVC 細(xì)管內(nèi)表面接觸角近似相等，但是明顯好于5 min 和10 min 處理后的PVC 細(xì)管內(nèi)表面接觸角。據(jù)此，我們認(rèn)為在本實(shí)驗(yàn)的方法中，20 min 的處理時(shí)間是最為合適的，再延長(zhǎng)處理時(shí)間并不能獲得更好的處理效果。

3、結(jié)論

　　我們采用低氣壓氬氣直流輝光放電等離子體對(duì)PVC 細(xì)管內(nèi)表面進(jìn)行了處理，使其內(nèi)表面親水性得到顯著改善，且處理效果均勻。經(jīng)過(guò)處理后的PVC 細(xì)管放置室內(nèi)大氣環(huán)境后內(nèi)表面的水接觸角出現(xiàn)退化在前3 天退化速度很快，但是第四天及以后基本穩(wěn)定，穩(wěn)定后的內(nèi)表面水接觸角顯著好于未經(jīng)處理的PVC 細(xì)管。處理時(shí)間越長(zhǎng)PVC細(xì)管內(nèi)表面的水接觸角越小，但是從經(jīng)過(guò)退化穩(wěn)定后的結(jié)果看，20min 的處理時(shí)間最為合適。