《材料表面与界面》课程教学课件（PPT讲稿）第七章 聚合物的表面改性

第七章聚合物的表面改性

第七章 聚合物的表面改性

为什么要进行表面改性？ 接触角 气相 润湿能力差 液相 难以粘合 固相 是非极性高分子：它们的表面只能形成较弱的色散 力，而缺少取向力和诱导力 表面能低 化学惰性 存在弱的边界层：来自聚合加工过程中带来的杂质，聚 合物本身的低分子成分、助剂，及储 运过程中的污染等

为什么要进行表面改性？ 液相 固相 气相 θ 接触角 润湿能力差 难以粘合 是非极性高分子： 存在弱的边界层： 表面能低 化学惰性 它们的表面只能形成较弱的色散 力，而缺少取向力和诱导力 来自聚合加工过程中带来的杂质，聚 合物本身的低分子成分、助剂，及储 运过程中的污染等

为什么要进行表面改性？ 改变表面组成 增加表面能 清除杂质或 及结晶形态 弱的边界层 目的 提高表面的润湿性和粘结性

改变表面组成 及结晶形态 增加表面能 清除杂质或 弱的边界层 目的 提高表面的润湿性和粘结性 为什么要进行表面改性？

高聚物表面改性的表征方法 表面性能 表面形貌 接触角 电子显微镜 表面张力 表征 表面组成 改性效果 XPS X射线光电子能谱 使用性能评估

高聚物表面改性的表征方法 表征 表面性能 接触角 表面张力 表面形貌 电子显微镜 表面组成 XPS X射线光电子能谱 改性效果 使用性能评估

高聚物表面改性的主要方法 表面接枝 电晕 等离子体 表面处理 火焰处理 热处理 臭氧氧化 化学处理

表面接枝 电晕 火焰处理 热处理 化学处理 等离子体 臭氧氧化 表面处理 高聚物表面改性的主要方法

7.1电晕放电处理 电晕原理：高能粒子与聚合物表面作用，产生自由 基和离子，在空气中氧的作用下，聚合物表面可形 成各种极性基团。 H-V 电极 高频 发生器 电晕 放电 忠应辊 尊膜 三接地 图7-1电晕放电处理装置示意图

7.1 电晕放电处理 电晕原理：高能粒子与聚合物表面作用，产生自由 基和离子，在空气中氧的作用下，聚合物表面可形 成各种极性基团

7.1电晕放电处理 0. 100 200 300 电流/(aA) 100 200300 图7-2电晕放电对表面张力的影响（薄膜DPE, 电流() 厚度0m】 图7-3电晕放电对利离力的影响（薄膜DPE 厚度70um) 整装机理 01 532L 284 500 400 300 200 结合能/(e) 100 2007 电流/血山 图7-4电条放电引起0s的变化（薄膜DPE 厚度70m） 图7-5电餐放电引起0C比的变化

7.1 电晕放电处理

7.1电晕放电处理 优点 效果不稳定 简便易行 处理后最好 处理效果好 立即印刷、 可连续生产 复合、粘结 易调控 无污染 缺点

7.1 电晕放电处理 缺点

7.2火焰处理和热处理 火焰处理：火焰中处于激发 表面引入了： 态的O,NO,OH,NH等能从高 聚物表面把氢抽取出来，随 羟基 后按自由基机理进行表面氧 化。 羰基 羧基 热处理：将聚合物暴露在 胺基 热空气中(500℃)处理

7.2 火焰处理和热处理 火焰处理：火焰中处于激发 态的O, NO, OH, NH等能从高 聚物表面把氢抽取出来，随 后按自由基机理进行表面氧 化。 热 处 理：将聚合物暴露在 热空气中（~500℃）处理。 表面引入了： 羟基 羰基 羧基 胺基

7.2火焰处理和热处理 相同点 二者均通过在高聚物表面引入含氧基团进行表面改 性，氧化过程均按照自由基机理进行。 不同点 引入自由基的途径不同，火焰处理的自由基生成于火 焰中，不受基体的影响；热处理的自由基来自于热活 化后的高聚物，产生速率慢，受基体以及抗氧化剂的 影响，自由基产生速率是整个过程的控制步骤

7.2 火焰处理和热处理 相同点 二者均通过在高聚物表面引入含氧基团进行表面改 性，氧化过程均按照自由基机理进行。 不同点 引入自由基的途径不同，火焰处理的自由基生成于火 焰中，不受基体的影响；热处理的自由基来自于热活 化后的高聚物，产生速率慢，受基体以及抗氧化剂的 影响，自由基产生速率是整个过程的控制步骤