材料表界面PPT課件

1、為什么要進(jìn)行表面改性？表面能低化學(xué)惰性第1頁/共42頁改變表面組成改變表面組成及結(jié)晶形態(tài)及結(jié)晶形態(tài)增加表面能增加表面能清除雜質(zhì)或清除雜質(zhì)或弱的邊界層弱的邊界層目的目的為什么要進(jìn)行表面改性？第2頁/共42頁高聚物表面改性的表征方法高聚物表面改性的表征方法表征表征表面性能表面性能接觸角接觸角表面張力表面張力表面形貌表面形貌電子顯微鏡電子顯微鏡表面組成表面組成XPSX射線光電子能譜射線光電子能譜改性效果改性效果使用性能評(píng)估使用性能評(píng)估第3頁/共42頁電暈電暈 表面接枝表面接枝 火焰處理火焰處理熱處理熱處理 化學(xué)處理化學(xué)處理 等離子體等離子體臭氧氧化臭氧氧化 表面處理表面處理 高聚物表面改性的主要方法

2、高聚物表面改性的主要方法第4頁/共42頁7.1 電暈放電處理電暈放電處理第5頁/共42頁電極接觸引燃接通電源熱電子陽極原子電離二次電子正離子陰極4000K試樣蒸發(fā)原子化熾熱陽極斑VAELG220380V530AR第6頁/共42頁7.1 電暈放電處理電暈放電處理第7頁/共42頁7.1 電暈放電處理電暈放電處理優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)缺點(diǎn)簡(jiǎn)便易行處理效果好可連續(xù)生產(chǎn)易調(diào)控?zé)o污染 效果不穩(wěn)定處理后最好立即印刷、復(fù)合、粘結(jié)第8頁/共42頁7.2 火焰處理和熱處理火焰處理和熱處理第9頁/共42頁7.2 火焰處理和熱處理火焰處理和熱處理第10頁/共42頁優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)缺點(diǎn)易導(dǎo)致基材變形，甚至燒壞產(chǎn)品。聚烯烴7.2 火焰

3、處理和熱處理火焰處理和熱處理成本低廉成本低廉第11頁/共42頁7.3 化學(xué)處理化學(xué)處理堿洗含氟聚合物鈉氨、鈉萘溶液酸洗聚烯烴重鉻酸鹽/硫酸化學(xué)處理是使用化學(xué)試劑浸漬聚合物，使其表面發(fā)生化學(xué)的和物理的變化。第12頁/共42頁 表面張力/(mN/m) 粘附功 d p （10-7J/cm2) FEP（未處理） 19.6 0.4 20.0 48.4 處理后 10S 35.4 5.3 40.7 68.0 20s 36.6 7.7 44.3 70.2 60s 33.8 13.4 47.2 69.8 90s 34.9 14.5 49.4 71.1 120s 34.4 15.9 50.3 71.1 500s

4、34.2 15.7 49.9 72.2 1000s 35.4 15.1 50.5 71.8 7.3 化學(xué)處理化學(xué)處理第13頁/共42頁7.3 化學(xué)處理化學(xué)處理第14頁/共42頁7.3 化學(xué)處理化學(xué)處理第15頁/共42頁7.3 化學(xué)處理化學(xué)處理第16頁/共42頁7.3 化學(xué)處理化學(xué)處理第17頁/共42頁7.3 化學(xué)處理化學(xué)處理優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)缺點(diǎn)污染環(huán)境！設(shè)備投資少設(shè)備投資少工藝簡(jiǎn)單工藝簡(jiǎn)單第18頁/共42頁7.4 臭氧氧化臭氧氧化第19頁/共42頁7.4 臭氧氧化臭氧氧化第20頁/共42頁7.4 臭氧氧化臭氧氧化臭氧氧化前后聚丙烯表面性能的變化 性 能 未處理 臭 氧 處 理 后 ATR-IR 3

5、400cm-1羥基峰 無 有 1710cm-1羰基峰 無 有 1648cm-1 -CC- 峰 無 有，臭氧濃度高時(shí)消失 與水接觸角 （度） 97 67 臨界表面張力（10-3N/m） 29.5 36.0 剝 離 強(qiáng) 度 （N/m） 20 36.7520 10001255 （進(jìn)一步用溶劑處理） 第21頁/共42頁7.4 臭氧氧化臭氧氧化優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)缺點(diǎn)臭氧對(duì)人體有害！價(jià)格低廉價(jià)格低廉工藝簡(jiǎn)單工藝簡(jiǎn)單第22頁/共42頁7.5 低溫等離子體處理低溫等離子體處理等離子體集合體集合體電子原子分子自由基光子離子電中性電中性第23頁/共42頁7.5 低溫等離子體處理低溫等離子體處理電暈放電 高頻電磁 振蕩激

6、光 射頻或 微波高能輻射 氬、氦、氮、O2、CO2、NH3等離子體 第24頁/共42頁7.5 低溫等離子體處理低溫等離子體處理第25頁/共42頁7.5 低溫等離子體處理低溫等離子體處理熱等離子體冷等離子體混合等離子體由大氣電弧、電火花、由大氣電弧、電火花、火焰等產(chǎn)生火焰等產(chǎn)生 在減壓下在減壓下(1.33-1333Pa)(1.33-1333Pa)由輝光放電產(chǎn)生由輝光放電產(chǎn)生在常壓下由電暈放電、在常壓下由電暈放電、臭氧發(fā)生器產(chǎn)生臭氧發(fā)生器產(chǎn)生 第26頁/共42頁低溫等離子體中基本粒子的能量范圍為： 電子020 eV 離子02 eV 亞穩(wěn)態(tài)粒子 020 eV 紫外光/可見光340 eV一些化學(xué)鍵的鍵

7、能為：（eV） C-H 4.3 C=0 8.0 C-N 2.9 C-C 3.4 C-Cl 3.4 C=C 6.1 C-F 4.4 CC 8.47.5 低溫等離子體處理低溫等離子體處理第27頁/共42頁7.5 低溫等離子體處理低溫等離子體處理 HOROROOHRROOHHRROOROOORRRRRORRRROHORHROOOhvE2212122在氧氣氛中,聚合物表面等離子氧化反應(yīng)是自由基連鎖反應(yīng),可生成含氧基團(tuán),如羧基,羥基,羰基,過氧基等.第28頁/共42頁7.5 低溫等離子體處理低溫等離子體處理第29頁/共42頁7.5 低溫等離子體處理低溫等離子體處理第30頁/共42頁7.5 低溫等離子體處

8、理低溫等離子體處理紅外光譜檢測(cè)紅外光譜檢測(cè)羰基羰基第31頁/共42頁7.5 低溫等離子體處理低溫等離子體處理第32頁/共42頁7.5 低溫等離子體處理低溫等離子體處理由于等離子處理引入極性基團(tuán)結(jié)合到聚合物表面上，使聚合物的表面張力增大，接觸角變小。第33頁/共42頁7.5 低溫等離子體處理低溫等離子體處理極性基團(tuán)的產(chǎn)生潤濕性的提高弱邊界層的強(qiáng)化界面間的相互作用相互擴(kuò)散增加表面刻蝕的錨合作用第34頁/共42頁7.5 低溫等離子體處理低溫等離子體處理 聚合物表面經(jīng)冷等離子體改性后，其處理效果會(huì)隨時(shí)間的推遲而減弱。這一現(xiàn)象稱為退化效應(yīng)。l對(duì)這種現(xiàn)象的解釋，Vasuda認(rèn)為等離子體改性聚合物表面時(shí)，將極性基團(tuán)引入表面，而這些極性基團(tuán)是連接在分子鏈上的，它隨分子鏈的自由旋轉(zhuǎn)從表面潛入本體，因此表現(xiàn)出表面潤濕性隨時(shí)間的推遲而減弱。第35頁/共42頁7.6 表面接枝表面接枝第36頁/共42頁7.6 表面接枝表面接枝*MMMMMnM第37頁/共42頁7.6 表面接枝表面接枝AAAAABBBBBAAAAAB第38頁/共42頁7.6 表面接枝表面接枝A：PMMA；B：丙烯酸全氟代烷基酯第39頁/共42頁本章小結(jié)本章小結(jié)電暈電暈 表面接枝表面接枝 火焰處理火焰處理熱