材料表面与界面

1、材料表面与界面第1页，共56页，2022年，5月20日，4点37分，星期四第2页，共56页，2022年，5月20日，4点37分，星期四6）深度分布第3页，共56页，2022年，5月20日，4点37分，星期四7.3 俄歇光电子能谱7.2.1 测试原理1）和激发源无关2）至少两个能级三个电子参与h第4页，共56页，2022年，5月20日，4点37分，星期四原子序数实验值在 和 之间第5页，共56页，2022年，5月20日，4点37分，星期四测试厚度： 金属 0.52nm 氧化物 13nm 有机物和聚合物 13nm 测试面积： 7100nm 第6页，共56页，2022年，5月20日，4点37分，星期

2、四7.3.2 俄歇电子能谱镨图第7页，共56页，2022年，5月20日，4点37分，星期四7.3.3 俄歇电子能谱功能 表面元素组成的定性、定量分析 表面元素键合状态的定性、定量分析 表面元素的分布 表面元素分布图 样品元素深度分布第8页，共56页，2022年，5月20日，4点37分，星期四7.4 红外光镨衰减全反射，ATR attenuated total reflectance入射临界角入射角折射角第9页，共56页，2022年，5月20日，4点37分，星期四第10页，共56页，2022年，5月20日，4点37分，星期四入射深度第11页，共56页，2022年，5月20日，4点37分，星期四2

3、.4.3 应用 本体相与表面相差别很大，如：表面镀层 衬底上的薄膜 衬底上的单分子层第12页，共56页，2022年，5月20日，4点37分，星期四第八章 材料表面改性第13页，共56页，2022年，5月20日，4点37分，星期四8.1 物理方法改性火焰处理原理和方法：用可燃气体的氧化焰瞬时灼烧聚合物表面一般采用采用10002800的火焰处理0.0110s(一般0.1s)可燃气体为：天然气、煤气、液化气第14页，共56页，2022年，5月20日，4点37分，星期四应用：聚烯烃，特别是聚乙烯、聚丙烯功效：材料表面引入含氧基团，提高表面张力第15页，共56页，2022年，5月20日，4点37分，星期

4、四影响因素：可燃性气体与空气的比例聚乙烯表面氧含量与空气/天然气比例的关系第16页，共56页，2022年，5月20日，4点37分，星期四聚乙烯表面接触角与空气/天然气比例的关系第17页，共56页，2022年，5月20日，4点37分，星期四火焰强度（气体总流量）聚乙烯表面氧含量与气流量的关系第18页，共56页，2022年，5月20日，4点37分，星期四聚乙烯表面接触角与总气流量的关系第19页，共56页，2022年，5月20日，4点37分，星期四材料表面与火焰的距离最佳距离 0.5 1.0 厘米 处理时间处理时间短氧含量低，处理效果不明显处理时间长制品容易变形、分解第20页，共56页，2022年，

5、5月20日，4点37分，星期四电晕处理原理和方法：空气中高压放电使空气发生电离,电离后的各种粒子在高频交变电场的作用下高速冲击两极间的材料表面一般电压为120kV第21页，共56页，2022年，5月20日，4点37分，星期四应用：聚合物薄膜功效：1）材料表面分子键断裂2）引入含氧基团 表面能增加，接触角减小特别是1mm的薄膜第22页，共56页，2022年，5月20日，4点37分，星期四影响因素：电压一般电压升高，处理效果增强处理材料表面的厚度决定电压薄膜一般在15kV电流输出电流增加，处理效果增强。当输出电流达到某临界值后,电晕处理的效果增加不多第23页，共56页，2022年，5月20日，4点

6、37分，星期四聚乙烯表面处理输出电流与聚乙烯表面张力的关系第24页，共56页，2022年，5月20日，4点37分，星期四电极与材料的缝隙通常 1 2毫米 处理时间缝隙大，处理的范围大，处理效率高缝隙小，处理强度高处理时间过长, 薄膜表层老化,粘附性下降；光泽变差；薄膜容易粘连第25页，共56页，2022年，5月20日，4点37分，星期四冷等离子体处理等离子体一种气体，含带负电荷、正电荷、激发态粒子，总电荷为零热等离子体，温度105108K， 由电弧、电火化等产生冷等离子体，温度102105K由低压、高频电场激发电子（温度104105K），撞击稀薄气体产生第26页，共56页，2022年，5月20

7、日，4点37分，星期四功效：特点：1）仅在材料的表面层(10nm) 发生作用；2）作用时间短(几秒到几十秒) ,效率高; 3）可以进行各种改性；4）工艺简单,操作方便表面交联第27页，共56页，2022年，5月20日，4点37分，星期四惰性气体下Ar、He、H2H P* P第28页，共56页，2022年，5月20日，4点37分，星期四O2气氛下H 表面基团导入 OHO2OHCOOHO I.O第29页，共56页，2022年，5月20日，4点37分，星期四F气氛下H HFF2F还可在N2、NH3、CO等气氛下进行等离子反应，导入相应基团第30页，共56页，2022年，5月20日，4点37分，星期四

8、反应性单体和其他载气组成气氛下进行等离子体处理等离子体气相沉积第31页，共56页，2022年，5月20日，4点37分，星期四等离子体处理后的材料，在真空下充入单体，在材料表面上接枝等离子体表面接枝H P* PM单体：丙烯酸/酯、甲基丙烯酸/酯、丙烯氰第32页，共56页，2022年，5月20日，4点37分，星期四化学镀原理和方法：利用化学还原方法在非金属材料表面沉集金属层工艺流程：粗化 活化 化学镀第33页，共56页，2022年，5月20日，4点37分，星期四镀铜：镀镍：镀银：第34页，共56页，2022年，5月20日，4点37分，星期四其他表面处理方法1）射线处理x射线、射线、电子束、离子束等

9、作用：表面石墨化，增加导电性、耐磨性、生物相容性2）气相沉积第35页，共56页，2022年，5月20日，4点37分，星期四贱射：离子束等轰击金属表面，使金属原子蒸发，然后沉积到材料表面上物理蒸气沉积（PVD）： 加热或贱射使金属原子蒸发，然后沉积到材料表面上化学蒸气沉积（CVD）： 将金属氧化物还原成金属原子，然后沉积到材料表面上第36页，共56页，2022年，5月20日，4点37分，星期四8.2.化学方法改性表面化学反应1）固液界面反应成熟技术：含氟化合物表面处理方法：萘Na 氨Na 溶液浸泡第37页，共56页，2022年，5月20日，4点37分，星期四功效：切断FC键，形成处理厚度 1m第

10、38页，共56页，2022年，5月20日，4点37分，星期四2）表面氧化处理 聚乙烯、聚丙烯、ABS等反应速度第39页，共56页，2022年，5月20日，4点37分，星期四3）表面氯化天然橡胶瓶塞、胶辊等进行表面处理，增加表面硬度，以及与油墨的亲和性4）表面水解用热NaOH处理 PET 、PA等，增加材料亲水性第40页，共56页，2022年，5月20日，4点37分，星期四5）表面接枝马来酸酐常用于聚丙烯、合成橡胶，提高材料的极性第41页，共56页，2022年，5月20日，4点37分，星期四H第42页，共56页，2022年，5月20日，4点37分，星期四表面接枝1）光接枝HhvM第43页，共56

11、页，2022年，5月20日，4点37分，星期四2）氧化还原接枝OHM第44页，共56页，2022年，5月20日，4点37分，星期四3）等离子体表面接枝4）表面活性中心CuCl/CuCl2St第45页，共56页，2022年，5月20日，4点37分，星期四8.2.3 偶联剂钛酸酯偶联剂硅烷偶联剂第46页，共56页，2022年，5月20日，4点37分，星期四OHOH第47页，共56页，2022年，5月20日，4点37分，星期四8.3.体相改性共混物表面1）表面张力影响只讨论聚合物表面结构的影响PS /d-PS共混体系 66%/ 33%PS /d-PS成分完全一样第48页，共56页，2022年，5月2

12、0日，4点37分，星期四05000.33d-PS184退火3天11天31天45天低表面能物质表面富集第49页，共56页，2022年，5月20日，4点37分，星期四PS /PVME共混体系 50%/ 50%表面组成PVME 95 PS 5表面富集越明显第50页，共56页，2022年，5月20日，4点37分，星期四2）分子量影响PS /PVME共混体系 50%/ 50%PVMEMWpsMWps 517127000MWpvme 99000第51页，共56页，2022年，5月20日，4点37分，星期四3）成型条件影响PVC /PMMA共混体系THF为溶剂非均相膜PMMA表面富集MEK为溶剂均相膜PMMA表面微富集第52页，共56页，2022年，5月20日，4点37分，星期四嵌段共聚物表面嵌段共聚物形态 20% 球状 2040 圆柱状 4060 层状PS PDMS嵌段共聚物1）组分表面张力影响第53页，共56页，2022年，5月20日，4点37分，星期四表面PDMS体相PDMS20100第54页，共56页，2022