Pyrosil 火焰電漿

PYROSIL 處理是一種燃燒化學氣相沉積（CCVD）製程，用於改善待接合表面的附著性。PYROSIL 屬於在常溫常壓下進行的輝光放電電漿製程。PYROSIL 處理是一種表面改質技術，透過燃燒化學氣相沉積（CCVD）在基材表面沉積一層非晶質二氧化矽（SiO2）。SURA Instruments GmbH 於 1980 年代開發出相關設備與製程，促成該技術首次成功商業化，用以提升黏著劑的接合強度。藉由火焰熱解，可在基材上形成一層 5 至 100 nm、具高反應性且疏水的矽氧化物薄層。因此，沉積的 SiO2 顆粒表面具有高密度的 Si-OH 基團與奈米級粗糙度，從而建構出明確的親水表面。含矽薄膜在高分子、玻璃、陶瓷與金屬上有廣泛應用。製程中，待處理產品以類似傳統火焰處理的方式，通過摻有含矽前驅物材料（PYROSIL）的層流氣體火焰。由於火焰與基材的作用時間極短，此製程亦可用於對溫度敏感的塑膠材料。

燃燒化學氣相沉積（CCVD）是一種在開放大氣環境中於基材上沉積薄膜塗層的化學製程。在 CCVD 製程中，前驅化合物被加入燃燒氣體中，火焰則緊貼待鍍表面上方移動。火焰內部的高能量將前驅物轉化為高活性中間體，這些中間體極易與基材反應，形成牢固附著的沉積層。沉積層的微觀結構與厚度由製程參數控制，包括基材或火焰的移動速度、通過次數、基材溫度以及火焰與基材之間的距離。二氧化矽層是最常見的沉積層。新沉積的膜層具有高反應性，因此可作為高分子塗層與接合的助黏層。

PYROSIL 與火焰處理的比較

PYROSIL 與傳統火焰電漿處理在製程上有相似之處，但火焰化學與表面官能化機制不同。兩者皆為氣相表面氧化製程，藉由碳氫燃料在受控條件下燃燒，產生可改質基材表面的火焰電漿。預混層流火焰產生放熱反應。PYROSIL 火焰呈粉紅色，而傳統火焰處理的火焰偏藍色，參見照片 1。主要差異在於 PYROSIL 會生成 SiO2，而火焰處理不會。因此，沉積的 SiO2 顆粒表面具有高密度 Si–OH 基團，從而建構出明確的親水表面。兩者使用類似的燃燒設備、帶狀燃燒器與製程設定及控制。三項主要製程控制變數為火焰化學、基材與火焰的距離，以及處理停留時間。處理必須在主要反應發光區或氧化區內進行。

以 PYROSIL 而言，有機矽化合物四甲基矽烷「TMS」燃燒並生成 SiO2 的其中一個反應式為：

Si(CH3)4 + 13 O2 + C3H8 — SiO2 + 10 H2O + 7 CO2

至於天然氣火焰處理，其燃燒反應可由下列方程式描述：

CH4 + 2O2 + 8N2 — CO2 + 2H2O + 8N2

兩種燃燒反應均產生 CO2 與 H2O 等副產物。