材料表面與界面

1、材料表面與界面第1頁，共56頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)37分，星期四第2頁，共56頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)37分，星期四6）深度分布第3頁，共56頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)37分，星期四7.3 俄歇光電子能譜7.2.1 測(cè)試原理1）和激發(fā)源無關(guān)2）至少兩個(gè)能級(jí)三個(gè)電子參與h第4頁，共56頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)37分，星期四原子序數(shù)實(shí)驗(yàn)值在 和 之間第5頁，共56頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)37分，星期四測(cè)試厚度： 金屬 0.52nm 氧化物 13nm 有機(jī)物和聚合物 13nm 測(cè)試面積： 7100nm 第6頁，共56頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)37分，星期

2、四7.3.2 俄歇電子能譜鐠圖第7頁，共56頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)37分，星期四7.3.3 俄歇電子能譜功能 表面元素組成的定性、定量分析 表面元素鍵合狀態(tài)的定性、定量分析 表面元素的分布 表面元素分布圖 樣品元素深度分布第8頁，共56頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)37分，星期四7.4 紅外光鐠衰減全反射，ATR attenuated total reflectance入射臨界角入射角折射角第9頁，共56頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)37分，星期四第10頁，共56頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)37分，星期四入射深度第11頁，共56頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)37分，星期四2

3、.4.3 應(yīng)用 本體相與表面相差別很大，如：表面鍍層 襯底上的薄膜 襯底上的單分子層第12頁，共56頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)37分，星期四第八章 材料表面改性第13頁，共56頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)37分，星期四8.1 物理方法改性火焰處理原理和方法：用可燃?xì)怏w的氧化焰瞬時(shí)灼燒聚合物表面一般采用采用10002800的火焰處理0.0110s(一般0.1s)可燃?xì)怏w為：天然氣、煤氣、液化氣第14頁，共56頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)37分，星期四應(yīng)用：聚烯烴，特別是聚乙烯、聚丙烯功效：材料表面引入含氧基團(tuán)，提高表面張力第15頁，共56頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)37分，星期

4、四影響因素：可燃性氣體與空氣的比例聚乙烯表面氧含量與空氣/天然氣比例的關(guān)系第16頁，共56頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)37分，星期四聚乙烯表面接觸角與空氣/天然氣比例的關(guān)系第17頁，共56頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)37分，星期四火焰強(qiáng)度（氣體總流量）聚乙烯表面氧含量與氣流量的關(guān)系第18頁，共56頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)37分，星期四聚乙烯表面接觸角與總氣流量的關(guān)系第19頁，共56頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)37分，星期四材料表面與火焰的距離最佳距離 0.5 1.0 厘米 處理時(shí)間處理時(shí)間短氧含量低，處理效果不明顯處理時(shí)間長(zhǎng)制品容易變形、分解第20頁，共56頁，2022年，

5、5月20日，4點(diǎn)37分，星期四電暈處理原理和方法：空氣中高壓放電使空氣發(fā)生電離,電離后的各種粒子在高頻交變電場(chǎng)的作用下高速?zèng)_擊兩極間的材料表面一般電壓為120kV第21頁，共56頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)37分，星期四應(yīng)用：聚合物薄膜功效：1）材料表面分子鍵斷裂2）引入含氧基團(tuán) 表面能增加，接觸角減小特別是1mm的薄膜第22頁，共56頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)37分，星期四影響因素：電壓一般電壓升高，處理效果增強(qiáng)處理材料表面的厚度決定電壓薄膜一般在15kV電流輸出電流增加，處理效果增強(qiáng)。當(dāng)輸出電流達(dá)到某臨界值后,電暈處理的效果增加不多第23頁，共56頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)

6、37分，星期四聚乙烯表面處理輸出電流與聚乙烯表面張力的關(guān)系第24頁，共56頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)37分，星期四電極與材料的縫隙通常 1 2毫米 處理時(shí)間縫隙大，處理的范圍大，處理效率高縫隙小，處理強(qiáng)度高處理時(shí)間過長(zhǎng), 薄膜表層老化,粘附性下降；光澤變差；薄膜容易粘連第25頁，共56頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)37分，星期四冷等離子體處理等離子體一種氣體，含帶負(fù)電荷、正電荷、激發(fā)態(tài)粒子，總電荷為零熱等離子體，溫度105108K， 由電弧、電火化等產(chǎn)生冷等離子體，溫度102105K由低壓、高頻電場(chǎng)激發(fā)電子（溫度104105K），撞擊稀薄氣體產(chǎn)生第26頁，共56頁，2022年，5月20

7、日，4點(diǎn)37分，星期四功效：特點(diǎn)：1）僅在材料的表面層(10nm) 發(fā)生作用；2）作用時(shí)間短(幾秒到幾十秒) ,效率高; 3）可以進(jìn)行各種改性；4）工藝簡(jiǎn)單,操作方便表面交聯(lián)第27頁，共56頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)37分，星期四惰性氣體下Ar、He、H2H P* P第28頁，共56頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)37分，星期四O2氣氛下H 表面基團(tuán)導(dǎo)入 OHO2OHCOOHO I.O第29頁，共56頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)37分，星期四F氣氛下H HFF2F還可在N2、NH3、CO等氣氛下進(jìn)行等離子反應(yīng)，導(dǎo)入相應(yīng)基團(tuán)第30頁，共56頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)37分，星期四

8、反應(yīng)性單體和其他載氣組成氣氛下進(jìn)行等離子體處理等離子體氣相沉積第31頁，共56頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)37分，星期四等離子體處理后的材料，在真空下充入單體，在材料表面上接枝等離子體表面接枝H P* PM單體：丙烯酸/酯、甲基丙烯酸/酯、丙烯氰第32頁，共56頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)37分，星期四化學(xué)鍍?cè)砗头椒ǎ豪没瘜W(xué)還原方法在非金屬材料表面沉集金屬層工藝流程：粗化 活化 化學(xué)鍍第33頁，共56頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)37分，星期四鍍銅：鍍鎳：鍍銀：第34頁，共56頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)37分，星期四其他表面處理方法1）射線處理x射線、射線、電子束、離子束等

9、作用：表面石墨化，增加導(dǎo)電性、耐磨性、生物相容性2）氣相沉積第35頁，共56頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)37分，星期四賤射：離子束等轟擊金屬表面，使金屬原子蒸發(fā)，然后沉積到材料表面上物理蒸氣沉積（PVD）： 加熱或賤射使金屬原子蒸發(fā)，然后沉積到材料表面上化學(xué)蒸氣沉積（CVD）： 將金屬氧化物還原成金屬原子，然后沉積到材料表面上第36頁，共56頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)37分，星期四8.2.化學(xué)方法改性表面化學(xué)反應(yīng)1）固液界面反應(yīng)成熟技術(shù)：含氟化合物表面處理方法：萘Na 氨Na 溶液浸泡第37頁，共56頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)37分，星期四功效：切斷FC鍵，形成處理厚度 1m第

10、38頁，共56頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)37分，星期四2）表面氧化處理 聚乙烯、聚丙烯、ABS等反應(yīng)速度第39頁，共56頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)37分，星期四3）表面氯化天然橡膠瓶塞、膠輥等進(jìn)行表面處理，增加表面硬度，以及與油墨的親和性4）表面水解用熱NaOH處理 PET 、PA等，增加材料親水性第40頁，共56頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)37分，星期四5）表面接枝馬來酸酐常用于聚丙烯、合成橡膠，提高材料的極性第41頁，共56頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)37分，星期四H第42頁，共56頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)37分，星期四表面接枝1）光接枝HhvM第43頁，共56

11、頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)37分，星期四2）氧化還原接枝OHM第44頁，共56頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)37分，星期四3）等離子體表面接枝4）表面活性中心CuCl/CuCl2St第45頁，共56頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)37分，星期四8.2.3 偶聯(lián)劑鈦酸酯偶聯(lián)劑硅烷偶聯(lián)劑第46頁，共56頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)37分，星期四OHOH第47頁，共56頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)37分，星期四8.3.體相改性共混物表面1）表面張力影響只討論聚合物表面結(jié)構(gòu)的影響PS /d-PS共混體系 66%/ 33%PS /d-PS成分完全一樣第48頁，共56頁，2022年，5月2

12、0日，4點(diǎn)37分，星期四05000.33d-PS184退火3天11天31天45天低表面能物質(zhì)表面富集第49頁，共56頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)37分，星期四PS /PVME共混體系 50%/ 50%表面組成PVME 95 PS 5表面富集越明顯第50頁，共56頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)37分，星期四2）分子量影響PS /PVME共混體系 50%/ 50%PVMEMWpsMWps 517127000MWpvme 99000第51頁，共56頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)37分，星期四3）成型條件影響PVC /PMMA共混體系THF為溶劑非均相膜PMMA表面富集MEK為溶劑均相膜PMMA表面微富集第52頁，共56頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)37分，星期四嵌段共聚物表面嵌段共聚物形態(tài) 20% 球狀 2040 圓柱狀 4060 層狀PS PDMS嵌段共聚物1）組分表面張力影響第53頁，共56頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)37分，星期四表面PDMS體相PDMS20100第54頁，共56頁，2022