粉末物质如炭黑、颜料等,在印刷、纺织、涂料等方面用途广泛,但是由于粉末物质的比表面积巨大,粒子间团聚倾向严重,难于在介质中分散,影响了其应用范围。因此,粉末物质在应用前,都要进行适当的表面处理。目前主要处理方法有：氧化改性,分散剂直接分散、接枝改性等。其实质是粉末物质的表面引入或吸附亲水性(或亲油性)基团,使粒子间具有足够的静电斥力和/或空间阻力来防止聚集,从而获得稳定的分散液。以上方法虽然都能增加粉末物质在介质中的分散稳定性,但是均在液相介质中进行,处理后大量废液排出,对环境有不利的影响。而等离子体处理为干法处理,不象上述处理方法会造成溶剂残留问题,是一种节能环保的新方法；同时,由于等离子体处理仅涉及材料表面几个到数十个纳米,不影响材料本体的结构,容易控制改性的区域和程度。等离子体技术作为一种清洁环保的处理技术,已经被广泛应用到改善高分子材料的润湿性、可染色性、可印刷性、生物相容性以及与树脂基体之间粘结性能等领域。目前,等离子体处理粉末物质的研究还比较少。本文利用等离子体技术处理炭黑、颜料和其它有色粉末,提高它们在水或乙醇中的分散稳定性,并将处理后的粉末物质应用于涂料印花。本文首选研究了氧等离子体处理对提高炭黑在水中分散稳定性的影响。研究发现氧等离子体处理能够大大提高炭黑在水中的分散稳定性,等离子体处理功率、压强和时间等条件对炭黑在水中分散性能的影响呈规律性变化,处理时间、压强、功率都有最佳条件,如果处理超过最佳条件,炭黑在水中的分散稳定性反而有下降趋势。此外,还研究了氧气等离子体处理炭黑后,添加表面活性剂聚醚胺,对进一步提高炭黑稳定性的作用。实验表明,加入聚醚胺后,氧等离子体处理炭黑在水中的分散稳定性获得了进一步的提高,加入的聚醚胺以L-300效果最好,加入量以5%为最佳。粒径分析发现,氧等离子体处理大大降低了炭黑在水中分散的平均粒径,加入聚醚胺后,平均粒径进一步降低。通过FTIR、AFM、BET、XPS等方法,研究了氧等离子体处理对炭黑表面形态结构和表面性能的影响。氧等离子体处理改变了炭黑的表面形貌,炭黑表面发生了刻蚀,使炭黑的比表面积减小；同时氧等离子体处理在炭黑的表面引入了含氧官能团,从而增加炭黑在水中的分散稳定性。研究了氧等离子体处理对炭黑涂料印花的影响。实验表明,炭黑经氧等离子体处理后,其涂料印花的K/S值由7.6提高到13.8,同时干、湿摩擦牢度也得到了提高。这是因为氧等离子体处理在炭黑的表面引入了含氧官能团,这些含氧官能团会跟粘合剂发生键合,因此增加炭黑涂料印花的摩擦牢度,而且由于等离子体处理使得颜料颗粒间的团聚倾向减小,炭黑粒子在色浆中分散的粒径减小,涂料的覆盖率增加因此K/S值提高。研究了空气、氩气和氮气等离子体处理对炭黑在水中分散稳定性的影响,并与氧气处理相比较。研究发现,氧等离子体处理效果远远大于其他三种气体的处理效果,其次是空气,最差的是氮气,氩气的处理效果介于空气和氮气之间。各种不同条件处理炭黑的沉降速度显示,其水分散液稳定性和引入的含氧官能团的含量有关,XPS分析发现,氧气等离子体处理炭黑比未处理炭黑中氧元素的含量增加了47%,空气等离子体处理含量增加了20%,氩等离子体处理炭黑增加了7%,氮气等离子体处理炭黑降低了7%。研究了炭黑在水中分散粒径,发现不同气氛等离子体处理的炭黑在水中分散的平均粒径大大低于未处理炭黑在水中分散的粒径。未处理炭黑的平均粒径是103.2μm；氧处理的平均粒径0.594μm,；空气处理的平均粒径是4.619μm,；氩处理的平均粒径是11.46μm；氮气等离子体处理的平均粒径是16.07μm。粒径分析结果和XPS及沉降实验结果相符。除了在水介质中的应用以外,炭黑在非水介质中的应用也很广泛,为了提高炭黑在乙醇中的分散稳定性,研究了乙醇、八氟环丁烷和环己烷等单体对炭黑进行等离子体接枝改性。研究发现,乙醇、环己烷和八氟环丁烷等离子体接枝都可以提高炭黑在乙醇中的分散稳定性。其中乙醇等离子体处理效果最好,其分散液随放置时间的增加,稳定性下降缓慢,八氟环丁烷等离子体处理的炭黑分散稳定性与乙醇处理的相当,但随放置时间增加而快速递减,环己烷接枝改性效果较差,但沉降速度下降较缓。XPS分析发现,以上三种单体接枝炭黑后,炭黑样品的表面氧元素的含量都增加,另外,八氟环丁烷等离子体处理的炭黑表面引入了相当数量的F元素。说明经三种气氛等离子体处理后,炭黑的表面接枝了不同数量的单体。粒径分析发现,炭黑经上述三种单体接枝后,在乙醇中分散的粒径都大大减小,其中以乙醇等离子体处理的粒径最小,八氟环丁烷和环己烷处理的相差不大。为了提高合成颜料在水中的分散稳定性,本文还研究了氧等离子体处理对颜料红122和颜料蓝15在水中分散稳定性的影响。研究表明,氧等离子体处理可以增加上述两种有机颜料在水中的分散稳定性,氧等离子体处理颜料红122的最适条件是：50W,30Pa,5min,颜料蓝15的最适条件是：80W,40Pa,3min。XPS分析发现,氧等离子体处理在颜料的表面引入了相当数量的含氧官能团,使得处理后颜料在水中的分散稳定性大大提高。经氧等离子体处理的颜料,其涂料印花的干、湿摩擦牢度都提高了1级,颜料红122的K/S值由6.05提高到13.98；颜料蓝15的K/S值由12.56提高到15.78。为了提高难溶染料在水中的溶解度,本文还探索了氧等离子体处理的可行性,实验结果表明,活性染料经低温等离子体处理,染料的水溶性反而降低,等离子体处理没有改变活性染料的最大吸收波长。这可能是因为氧等离子体处理过程中,虽然可能在染料分子上引入含氧官能团,但同时等离子体中的活性粒子对染料分子有刻蚀作用,可能使染料上原有的强水溶性基团磺酸基脱落。处理前后染料的XPS分析结果表明,氧等离子体处理后,染料上硫含量有所下降,这在一定程度上证实了以上推测。总体而言,本文利用等离子体技术,提高了炭黑和合成颜料在水中的分散稳定性,并达到了表面活性剂分散的效果。将处理后的炭黑和颜料用于涂料印花,提高了涂料印花的干、湿摩擦牢度和K/S值。利用等离子体接枝技术,对炭黑表面接枝不同的单体,提高了炭黑在乙醇中的分散稳定性。将等离子体技术应用于粉末物质的表面处理,扩大了等离子体表面处理的应用范围,而且,等离子体处理方法比传统的液相处理方法更节能环保,大大降低了用水量和常规化学品用量,符合节能减排国家发展战略。