材料表面与界面优秀课件.ppt

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1、材料表面与界面第1页，本讲稿共56页第2页，本讲稿共56页6）深度分布第3页，本讲稿共56页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，本讲稿共56页原子序数原子序数实验值在实验值在 和和 之间之间第5页，本讲稿共56页测试厚度：金属 0.52nm 氧化物 13nm 有机物和聚合物 13nm 测试面积：7100nm 第6页，本讲稿共56页7.3.2 俄歇电子能谱镨图第7页，本讲稿共56页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，本讲稿共

2、56页7.4 红外光镨衰减全反射，ATR attenuated total reflectance7.4.1入射临界角入射角折射角第9页，本讲稿共56页第10页，本讲稿共56页7.4.2入射深度第11页，本讲稿共56页2.4.3 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，本讲稿共56页第八章 材料表面改性第13页，本讲稿共56页8.1 物理方法改性8.1.1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，本讲稿共56页应用：聚烯烃，特别

3、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，本讲稿共56页影响因素：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，本讲稿共56页聚乙烯表面接触角与空气/天然气比例的关系第17页，本讲稿共56页火焰强度（气体总流量）聚乙烯表面氧含量与气流量的关系第18页，本讲稿共56页聚乙烯表面接触角与总气流量的关系第19页，本讲稿共56页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，本讲稿共56页8.1.2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

4、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，本讲稿共56页应用：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，本讲稿共56页影响因素：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，本讲稿共56页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，本讲稿共56页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

5、泽变差；薄膜容易粘连第25页，本讲稿共56页8.1.3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，本讲稿共56页功效：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，本讲稿共56页惰性气体下Ar、He、H2H P*P第28页，本讲稿共56页O2气氛下H 表面基团导入 OHO2OHCOOHOI.O第29页，本讲稿

6、共56页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，本讲稿共56页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，本讲稿共56页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，本讲稿共56页8.1.4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，本讲稿共56页镀铜：镀镍：镀银：第34页，本讲稿共56页8.1.5其他表面处理方法1）射线处理x射线、射线、电子束、离子束等作用：表面石墨化，增

7、加导电性、耐磨性、生物相容性2）气相沉积第35页，本讲稿共56页贱射：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，本讲稿共56页8.2.化学方法改性8.2.1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，本讲稿共56页功效：切断FC键，形成处理厚度 1m第38页，本讲稿共56页2）表面氧化处理 聚乙烯、聚丙烯、ABS等反应速度第39页，本讲稿共56页3）表面氯化天然橡胶瓶塞、胶辊等

8、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，本讲稿共56页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，本讲稿共56页H第42页，本讲稿共56页8.2.2表面接枝1）光接枝HhvM第43页，本讲稿共56页2）氧化还原接枝OHM第44页，本讲稿共56页3）等离子体表面接枝4）表面活性中心CuCl/CuCl2St第45页，本讲稿共56页8.2.3 偶联剂钛酸酯偶联剂硅烷偶联剂第46页，本讲稿共56页OHOH第47页，本讲稿共56页8.3.体相改性8.3.1共混物表面1）表面张力影响只讨论聚合物表面结构的影

9、响PS/d-PS共混体系 66%/33%PS/d-PS成分完全一样第48页，本讲稿共56页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，本讲稿共56页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，本讲稿共56页2）分子量影响PS/PVME共混体系 50%/50%PVMEMWpsMWps 517127000MWpvme 99000第51页，本讲稿共56页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，本讲稿共56页8.3.2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，本讲稿共56页表面PDMS体相PDMS20100第54页，本讲稿共56页2）组分表面能差的影响PS PEO嵌段共聚物PS 19.670%未形成PS表面覆盖层乙二醇与乙苯的界面张力为10.6第55页，本讲稿共56页S=44 36 10.6=-2.6 03）结晶的影响特例：PCL/PVC共混物PCL48wt%时，表面、体相基本相同第56页，本讲稿共56页