第二章 膜材料及表面改性..
高分子材料的表面改性.详解
XPS （X-ray photoelectron spectroscopy）
通过用X射线辐照样 品，激发样品表面除 H、He以外所有元素
中至少一个内能级的
光电子发射，并对产 生的光电子能量进行
分析，以研究样品表
面的元素和含量。
Ek为光电子动能；hν为激发光能量；
EB为固体中电子结合能；Φ为逸出功
电晕放电处理方式
1. 在薄膜的生产线上进行，即通常所说的热膜处理。 优点：处理效果好； 限制性：适用于处理完就使用的场合，比如马上用于印刷、涂布或复合； 2. 在薄膜的再加工线上进行，及通常所说的冷膜处理。 限制性：处理效果与薄膜存放时间有关。处理完后就应用。
3. 进行两次处理。
既在生产线上处理，又在再加工线上处理，为了保证使用前的表面质量
以等离子体存在的星系和星云
人造等离子体示例
地球上，等离子体的自然现象：如闪电、极光等； 人造等离子体，如霓虹灯、电弧等。
PbPb N Ca Na Cl
Pb
500
400
300
200
100
0
Binding Energy (eV)
XPS analysis showed that the red pigment used on the mummy wrapping was Pb3O4 rather than Fe2O3
Analysis of Carbon Fiber- Polymer Composite Material by XPS
C/O比与电流强度的关系与上述表面张力和剥离力类似，可见 LDPE表
面张力的增大和剥离力的提高与表面含氧量的增加有密切的关系。
7.2 火焰处理和热处理
● 火焰处理是用可燃性气体的热氧化焰对聚合物表面进行瞬间高
材料工程中的材料表面改性技术
材料工程中的材料表面改性技术材料工程是指通过对物质进行选择、设计及制备等一系列工艺技术的研究，以满足各种工程要求的学科。
随着现代工业、科学的不断发展，材料工程在我国的重要性越来越突出。
而材料表面改性技术作为材料工程领域的一个研究热点，尤为重要。
一、材料表面改性技术的定义材料表面改性技术是材料工程中的一个研究方向，是指通过物理、化学、机械等手段对材料表面进行改性的一种技术。
通过改变材料表面的物理、化学、机械等性质，可以改善材料性能，提高应用效果。
二、材料表面改性技术的分类材料表面改性技术可以分为物理改性、化学改性和机械改性三个方面。
1.物理改性物理改性是指通过物理手段对材料表面进行改变，其主要包括磨削、抛光、喷砂、离子注入、激光处理等方法。
其中，离子注入可使表面产生高度压应力，提高表面硬度；激光处理则可以在一定深度及表面上形成网状结构，进而提高材料表面的耐磨性、耐蚀性和耐氧化性。
2.化学改性化学改性是指通过化学手段对材料表面进行改变，其主要包括表面硬化、电解硬化、电沉积、化学蒸发沉积、喷涂等方法。
其中，喷涂是将高能量的流体材料喷射到材料表面上形成一层薄的保护膜，目的是提高材料表面的抗磨性、耐蚀性和耐高温性。
3.机械改性机械改性是指通过机械手段对材料表面进行改变，其中包括压缩、拉伸、机械合成等方法。
其中，机械合成是将材料在高温、高压、高速等条件下进行混合处理，形成新的复合材料，以达到增强材料硬度、韧度、塑性和耐磨性的目的。
三、材料表面改性技术的应用材料表面改性技术在各个领域都有着广泛的应用，如机械制造、电子、航空航天、汽车和医疗等行业。
1.机械制造机械制造行业对材料表面的硬度、韧度、磨损和腐蚀等性能要求较高，因此该行业广泛应用材料表面改性技术。
例如，机械制造行业中广泛使用的是喷涂技术，可以增强机械零件的耐磨性和耐蚀性。
2.电子电子行业应用材料表面改性技术主要是为降低材料表面的电阻和电噪声等。
例如，利用电沉积技术封闭材料表面的孔洞，可以提高材料的绝缘性和降低电噪声。
玻璃的表面改性
（４）表面导电膜——在玻璃表面镀上过 渡金属氧化物或金属薄膜，使其具有良 好导电性。
制造方法包括热喷雾法，浸渍法，真空 沉积法，还原法等。
（５）表面憎水薄层：在表面施加硅有机 化合物等镀层，起到憎水作用。 用于高湿度下的观察窗、电气绝缘材料 、防止玻璃表面漏电、防止风化。 常用聚硅酮作为憎水涂层。 制备方法：喷雾法、浸渍法等。
（２）缺点 离子注入层薄 离子束从发射至零部件表面为直线行进 ，因此，不能处理复杂的凹腔表面。 由于离子注入需在真空下进行，因此， 零部件的尺寸受到真空室尺寸的限制。 离子注入设备比较昂贵，因此工艺成本 较高。
三.电子束表面改性处理
１.电子束的产生及其材料表层的作用 电子由电子枪阴极发射后，在加速电压的作 用下，速度高达光束的2/3。高速电子束经电 磁透镜聚集后辐照在待处理的工件表面。
由于离子注入是高能量输入的动力学过 程，因此获得的表面层组成相不受传统 的热力学限制，可获得其它方法得不到 的新合金相。
离子注入表层与基体材料无明显界面， 使力学性能在注入层至基材为连续过渡 ，保证了注入层与基材之间具有良好的 动力学匹配性，避免了表面层的破裂与 剥落。
离子注入为常温真空表面处理技术，因此 ，零部件经表面处理后，无变形，无氧化 ，保持的尺寸精度和表面状态。
滤光膜
吸收、干涉原理
中性密度滤光膜：在一个很宽的光谱内 ，均匀的降低入射光束强度的滤光膜。 由单层金属制成。
截止滤光膜：特征曲线
干涉截止：长波通、短波通
带通滤光膜：只允许一定宽度光波通过 的滤光片。
第三节 三束表面改性
三束指：激光束、离子束、电子束。 采用三束对材料表面进行改性具有如下特 点： 激光束的能量密度大，被处理的材料表
材料表面改性方法及其对材料特性的影响
材料表面改性方法及其对材料特性的影响材料表面改性作为一种重要的工艺方法，在各个领域中得到了广泛应用。
通过改变材料表面的属性，可以提高材料的性能、增强其适应性和延长其使用寿命。
本文将对材料表面改性的方法进行介绍，并讨论其对材料特性的影响。
一、材料表面改性方法1. 化学改性化学改性是指利用化学反应在材料表面形成新的化合物或增加特定的功能基团，以改变材料表面的性质。
这种方法可以在材料表面形成化学键，并通过重组原子和分子来改变材料的性能。
常见的化学改性方法包括表面涂覆、表面功能化修饰和表面共价交联等。
2. 物理改性物理改性是指通过物理手段改变材料表面的性质。
常见的物理改性方法包括物理气相沉积、物理吸附和表面重构等。
这些方法通过精确控制温度、压力和表面处理等条件，将材料的物理特性改变到所需的程度。
3. 等离子体改性等离子体改性是指利用等离子体在材料表面产生激发态物种，通过与材料表面相互作用，改变材料表面的性质。
等离子体改性方法包括等离子体溅射、等离子体聚合和等离子体改性复合材料等。
这些方法具有操作简便、生产效率高和对材料的适应性广等优点。
二、表面改性对材料特性的影响1. 表面能的改变材料的表面能决定了材料与其他物质之间的相互作用。
改变材料表面的化学组成和结构可以改变材料的表面能，从而影响其润湿性、粘附性和抗腐蚀性等特性。
例如，通过等离子体改性可以将不润湿材料转变为高润湿性材料，提高其表面润湿性。
2. 表面粗糙度的调控材料表面的粗糙度对其性能具有很大影响。
通过表面改性可以调控材料的表面粗糙度，从而影响其摩擦特性、光学性能和电子性能等。
例如，通过化学改性可以在材料表面形成微观结构，增加表面积和粗糙度，提高材料的摩擦性能。
3. 表面化学活性的提高材料的表面化学活性影响其与其他物质之间的反应性。
利用表面改性方法可以提高材料表面的化学活性，从而增强其吸附能力、催化性能和生物相容性等特性。
例如，通过表面共价交联可以使材料表面形成新的活性基团，增强材料的化学反应活性。
材料表面改性技术简介
材料表面改性技术简介作为材料科学领域的一项重要技术手段，表面改性技术旨在通过改变材料表面的组成、结构和性能，从而使其能够满足特定的应用需求。
材料表面改性技术可以广泛应用于电子、光电、生物、医药、环保等领域，例如：防腐、耐磨、抗氧化、润滑、防晒等，同时也可以改善材料的光学、电学、磁学、热学等性能。
本文将从表面改性技术的基础原理、应用范围及实现方法进行阐述。
表面改性技术的基础原理材料的表面改性是一种通过改变材料表面的化学成分、微观结构、形貌和尺寸分布等方式，来改变材料表面性质的技术。
基于不同的目的，常用的表面改性技术包括：物理方法、化学方法、生物方法和化学物理方法等。
物理方法主要包括物理气相沉积、物理溅射、电子束熔化、激光熔化、爆炸喷涂、电化学沉积等；化学方法主要包括化学气相沉积、化学溅射、化学还原、化学水解、电化学氧化等；生物方法主要是指利用生物体系合成和表征蛋白质、DNA、RNA等物质的方法；而化学物理方法主要是通过物理和化学相互作用来改变材料表面的性质。
不同的表面改性方法可以实现不同的表面改性效果，例如，物理气相沉积可以制备出薄膜和纳米结构，化学溅射可以制备出纳米材料及其复合材料，并且这些制备方法也可以相互结合使用。
表面改性技术的应用范围表面改性技术可以广泛应用于各种材料，如金属、陶瓷、复合材料、涂料、塑料和橡胶等。
在电子、光电、生物、医药、环保等领域中，表面改性技术有着各自独特的应用。
例如，在医疗领域，通过表面改性可以制备出具有生物相容性和生物活性的医疗材料，提高医疗器械的性能和安全性。
在环保领域，表面改性技术可以制备出具有高稳定性和高选择性的环境污染控制材料，如水处理材料、气体膜材料等。
在光电领域，通过表面改性可以制备出具有纳米结构的光电材料，如太阳能电池、光触媒、SPR传感器等。
表面改性技术的实现方法表面改性技术的实现方法可以根据不同的应用目标和材料特性选择不同的技术路线。
在表面改性前，需要对材料的表面性质进行详细的分析，确定表面改性的目标和方法。
表面改性技术
例如，对发动机气缸内壁进行表 面改性，可以提高其硬度和耐磨 损性，减少摩擦和磨损，降低油 耗和排放。
电子工业领域
电子工业中，表面改性技术主要用于 提高电子元件的导电、导热和抗氧化 性能，从而提高电子产品的性能和可 靠性。
例如，对铜基板进行表面改性，可以 提高其抗氧化性和耐腐蚀性，延长电 子元件的使用寿命。
表面改性技术
目 录
• 表面改性技术概述 • 表面改性技术的方法 • 表面改性技术的应用领域 • 表面改性技术的挑战与前景
01
表面改性技术概述
定义与分类
定义
表面改性技术是指通过物理、化学或 机械手段对材料表面进行改性，以改 变其表面性质和功能的一种技术。
分类
表面改性技术可以根据改性手段的不 同分为物理表面改性、化学表面改性 和机械表面改性等。
表面涂层技术
01
02
03
电镀
通过电解的方法在材料表 面沉积金属或合金，提高 表面的硬度和耐腐蚀性。
喷涂
利用喷枪将涂层材料喷涂 到材料表面，形成均匀的 涂层，提高表面的装饰性 和功能性。
热喷涂
通过加热将涂层材料熔化 或软化，然后喷射到材料 表面，形成耐磨损和耐腐 蚀的涂层。
03
表面改性技术的应用领 域
挑战1
表面改性技术的稳定性不足。
挑战2
表面改性技术的成本较高。
挑战3
表面改性技术的环保性能有待提 高。
解决方案3
研发环保型表面改性技术，减少 对环境的负面影响。
解决方案2
通过技术创新和规模化生产，降 低表面改性技术的成本。
解决方案1
加强科研投入，提高表面改性技 术的稳定性。
市场前景与发展趋势
市场前景
电化学沉积薄制备技术
2、离子注入和离子束沉积制备技术
离 子 注 入 （ Ion Implantation ） 和 离 子 束 沉 积 （ Ion Beam Deposition）是表面改性和膜制备的重要手段。
离子注入：在真空中离化气体或固体蒸气源，引出离子束，将其加速到数 Kev或数百Kev后，直接注入到靶室内的基材表面，形成一定 浓度的离子注入层，改变表层的结构和组分，达到改善材料表 面结构和性能的目的。
其主要特点有： • 沉积过程温度低，镀层与基体间不存在残余热 应力，界面结合好 • 可以在各种形状复杂的表面和多孔表面制备均 匀的薄膜 • 镀层的厚度、化学组成、结构及孔隙率能够精 确控制 • 设备简单，投资少
电化学沉积技术可以分为： 阴极电化学沉积 阳极电化学沉积
阴极电化学沉积：薄膜材料在阴极得到。
离子注入技术的 主要应用包括： • 改善金属材料表
面特性 • 制备新的合金膜
材料 • 改善工具的表面
性能
离子束沉积：
离子束沉积有两种工艺方式： 一次离子束沉积和二次离子束沉积
一次离子束沉积：离子束由需要沉积膜的元素组成，并以低的 能量（约100ev）直接沉积到基体上。
二次离子束沉积（或称为离子束溅射沉积）：离子束一般为 惰性气体，或反应性气体，以较高的能量（数百至数千ev） 打到靶板上，靶板由要求沉积的材料组成，离子使靶材料溅 射后沉积到基体上形成
至蒸发； • 材料在激光作用后冷却，
应用范围：半导体功能材料、各种金属材料、陶瓷材料和聚合物材料
离子注入的主要物理参数包括： 能量：决定了注入离子在基体中能够达到的深度。 剂量：决定注入层的浓度。 剂量率：单位时间内样品接受的注入剂量。
第二节 表面技术的分类
表面技术Matton分类法
按照作用原理，表面技术可以分为以下四种 基本类型（Matton分类法）：
1） 原子沉积：沉积物以原子、离子、分子和粒子 集团等原子尺度的粒子形态在材料表面上形成覆盖 层， 2） 颗粒沉积：沉积物以宏观尺度的颗粒形态在材 料表面上形成覆盖层， 3） 整体覆盖：将涂覆材料于同一时间施加于材料 表面 4）表面改性：用机械、物理、化学等方法，改变 材料表面的形貌、化学成分、相组成、微观结构、 缺陷状态或应力状态。
材料表面工程 技术按工艺特 点分
电镀、化学镀、热渗镀、 热喷涂、堆焊、化学转 化膜、涂装、表面彩色、 气相沉积、“三束”改 性以及表面热处理、形 变强化和衬里等13类
表面技术的广泛的涵义，包括：
1） 表面技术的基础和应用理论。 2） 表面处理技术。它又包括表面覆盖技 术、表面改性技术和复合表面处理技术 三部分。 3） 表面加工技术。 4） 表面分析和测试技术 5） 表面工程技术设计。
三、表面改性技术
定义：采用某种工艺手段使材料表面获得与其基体材料的 组织结构，性能不同的一种技术。 作用：既能发挥基体材料的力学性能，又能使材料表面获得 各种特殊性能。（耐磨，耐腐蚀，耐高温，超导，润 湿，绝缘，储氢等。） 掩盖基体材料表面的缺陷，延长材料和构件的使用寿 命。 节约稀、贵金属。节约能源，改善环境。
三、表面改性技术
1.喷丸强化： 冷加工方法
2.表面热处理：淬火
3.化学热处理：渗氮，碳，硼，金属 4.等离子扩渗处理：离子渗氮，碳，碳氮共渗
5.激光表面处理：高亮度，高方向性，高单色性
6.电子束表面处理： 7.高密度太阳能表面处理：聚焦
8.离子注入表面改性：电离
四、 复合表面处理技术
离子喷涂与激光辐照复合 热喷涂与喷丸复合 化学热处理与电镀复合 激光淬火与化学热处理复合 化学热处理与气相沉积复合
表面改性技术
表面改性技术班级：材料092姓名：朱光辉学号：109012042 课程: 现代表面技术表面改性技术概述：表面技术是指采用某种工艺手段使材料表面获得与其基体材料的组织结构、性能不同的一种技术。
材料经表面改性处理后，既能发挥基体材料的力学性能，又能使材料表面获得各种特殊性能（如耐磨，耐高温，合适的射线吸收、辐射和反射能力，超导性能，润滑，绝缘，储氢等）表面改性技术可以掩盖基体材料表面的缺陷，延长材料和构件的使用寿命，节约稀、贵材料，节约能源，改善环境，并对各种高薪技术的发展具有重要作用。
表面改性技术的研究和应用已有多年。
70年代中期以来，国际上出现了表面改性热，表面改性技术越来越受到人们的重视。
表面改性的特点是：（1）不必整体改善材料，只需进行表面改性或强化，可以节约材料。
（2）可以获得特殊的表面层，如果超细晶粒、非晶态、过饱和固溶体，多层结构层等，其性能远非一般整体材料可比。
（3）表面层很薄，涂层用料少，为了保证涂层的性能、质量，可以采用贵重稀缺元素而不会显著增加成本。
（4）不但可以制造性能优异的零部件产品，而且可以用于修复已经损坏、失效的零件。
表面改性技术应用：表面改性技术广泛应用于机械工业、国防工业及航空航天领域，通过表面改性可以使材料性能提高，产品质量提高，降低企业成本。
表面技术的应用，在提高零部件的使用寿命和可靠性，提高产品质量，增加产品的竞争力，以及节约材料，节约能源，促进高科技技术的发展等方面都有着十分重要的意义。
表面改性技术方法：1、金属表面形变强化方法及其应用常用的金属材料表面形变强化方法主要有喷九、滚压和内孔挤压等强化工艺。
喷丸强化是当前国内外广泛应用的一种表面强化方法，即利用高速弹丸强烈冲击零件表面，使之产生形变硬化层并引进残余压应力。
已广泛用于弹簧、齿轮、链条、铀、叶片、火车轮等零部件，可显著提高金属的抗疲劳，抗应力腐蚀破裂、抗腐蚀疲劳、抗微动磨损、耐点蚀等的能力。
喷丸强化原理：（1）形成形变硬化层，在此层内产生两种变化：一是亚晶粒极大的细化，位错密度增高，晶格畸变增大；二是形成了高的宏观残余压应力。
材料学中的材料表面改性技术
材料学中的材料表面改性技术引言材料表面改性技术是材料学中的重要研究领域，它涉及到对材料表面性能的调控和改善，从而提高材料的功能和应用范围。
本文将以材料学中的材料表面改性技术为主题，探讨其原理、分类和应用，并介绍一些典型的表面改性技术。
一、表面改性技术的原理材料的性能往往受到其表面的影响，因此改善材料表面的性能是提高整体材料性能的有效途径。
表面改性技术的原理主要包括两个方面：一是通过改变表面化学成分实现性能的改善，二是通过改变表面形貌和结构实现性能的改善。
1. 改变表面化学成分表面化学成分的改变是表面改性技术中常用的手段之一。
通过在材料表面引入新的元素或化合物，可以改变表面的化学性质，从而改善材料的耐腐蚀性、抗氧化性等性能。
例如，通过在金属表面形成氧化膜或硝化层，可以提高材料的耐腐蚀性能；通过在聚合物表面引入亲水基团，可以提高材料的润湿性能。
2. 改变表面形貌和结构表面形貌和结构的改变是表面改性技术中另一个重要的手段。
通过改变表面的形貌和结构，可以调控材料的摩擦性能、光学性能等。
例如，通过表面微纳米结构的设计和制备，可以实现超疏水表面或超亲水表面的构建，从而具有自清洁、自润湿等特殊性能。
二、表面改性技术的分类表面改性技术根据其作用机制和实现方式的不同，可以分为物理方法和化学方法两大类。
1. 物理方法物理方法是通过物理手段对材料表面进行改性的技术。
常见的物理方法包括激光处理、等离子体处理、溅射沉积等。
这些方法主要通过改变表面形貌和结构来实现性能的改善。
例如，激光处理可以通过局部加热和熔融来改变材料的表面形貌和结构，从而提高材料的硬度和耐磨性。
2. 化学方法化学方法是通过在材料表面引入新的化学成分来改性的技术。
常见的化学方法包括化学气相沉积、溶胶-凝胶法、离子注入等。
这些方法主要通过改变表面化学成分来实现性能的改善。
例如，化学气相沉积可以在材料表面形成薄膜，从而改变材料的表面化学性质和光学性能。
三、表面改性技术的应用表面改性技术在材料学中有着广泛的应用。
材料表面改性技术及其应用
材料表面改性技术及其应用引言：在现代科技发展的背景下，材料表面改性技术成为了各个领域中不可或缺的重要工程技术。
通过对材料表面进行改性处理，可以使其具有特定的性能和功能，从而提高材料的附加值和应用范围。
本文将探讨材料表面改性技术的基本原理、常见方法以及在各个领域中的应用案例。
一、表面改性的基本原理材料的表面改性是指对材料的表面进行物理、化学或机械等方式的改变，以获得特定的性能或功能。
改性的基本原理是改变表面的化学组成或物理结构，从而改变材料的性质。
常用的改性手段包括表面改性剂、涂层技术、等离子体处理、离子注入等。
二、常见的表面改性方法1. 表面改性剂表面改性剂是指通过在材料表面形成一层附着的物理或化学改性剂，改变表面性质的方法。
常见的表面改性剂有溶剂、硅烷、含氟表面活性剂等。
这种方法简单易行，适用于多种材料，可以提高材料的耐热性、耐腐蚀性等。
2. 涂层技术涂层技术是对材料表面进行覆盖一层薄膜的方法，以改变材料的表面性能。
常见的涂层技术包括溅射法、沉积法、喷涂法等。
涂层技术可以提高材料的耐磨性、耐腐蚀性，同时还可以实现防水、防尘、隔热等功能。
3. 等离子体处理等离子体处理是利用高能等离子体作用于材料表面，从而改变表面性质的方法。
等离子体处理可以产生高能离子束，使表面发生化学反应或物理结构改变，从而提高材料的附着力、耐磨性等。
这种方法适用于金属、陶瓷等材料，广泛应用于电子、航空航天等领域。
4. 离子注入离子注入是通过将离子注入材料中，改变其表面性质的方法。
离子注入可以增强材料表面的硬度、抗腐蚀性能，并且可以在材料表面形成新的物理结构层。
这种方法被广泛应用于半导体、光学器件等领域。
三、表面改性技术的应用案例1. 汽车制造在汽车制造领域，通过表面改性技术可以提高汽车的安全性和气候适应性。
例如，采用防腐涂层可以提高车体的耐腐蚀性，增加其使用寿命；利用氟化处理可以使车窗具有防雨效果，提高行车安全性；通过表面硬化技术，增强发动机缸体的强度和耐磨性。
膜的改性
1.膜改性由于具有清洁、廉价、节能等特点，近年来得到快速发展，是解决膜污染的有效方法之一。
本文综合介绍了膜的基体改性、表面改性这两种改性类型和目前常用的改性方法包括表面涂覆、表面活性剂改性、化学修饰改性、仿生改性等等，并简单介绍了膜改性在环境领域的应用，探讨了膜改性今后的发展。
3. 膜改性类型膜的改性主要有两种方法，其一是基体改性，其二是表面改性。
3.1基体改性：3.1.1共混制膜是一种非常适用和常用的膜改性方法，这种方法是将传统制膜材料与另一种聚合物共混，改性在成膜过程中完成，不需要繁琐的后续处理步骤，很适合工业化生产。
所制备的膜既具有传统膜的物理、化学和机械性能，又具备所添加的共混物功能，取长补短，消除各单一聚合物组分性能上的弱点，获得综合性能较为理想的膜材料。
通常说来，共混膜是为了提高膜的亲水性能。
国外研究者关注于共混膜的性能、微观形态结构以及共混物质的相容性。
3.1.2共聚改性是指通过两种或者两种以上单体间的聚合反应改善膜材料的性能。
在制备过程中，各单体之间发生复杂的反应，形成最终的共聚膜。
目前，常见的共聚膜有聚合物膜的璜化如璜化聚砜，璜化聚丙烯腈，璜化聚苯乙烯，璜化聚醋酸乙烯酯等。
Hester J F等合成了一种以聚甲基丙烯酸甲酯为主链，聚乙二醇为支链的两亲性梳状聚合物P(MMA～r PEOM)，并且提出了两亲性聚合物在相转化制膜过程中在膜表面的表面富集及自组装行为。
由于在成膜过程中膜和凝固浴之间存在水浓度梯度，两亲性聚合物向表面迁移，形成表面富集。
表面富集的程度与凝固浴的温度正相关，温度升高，富集现象明显，反之，则富集度下降。
依据这种原理，可以利用制膜过程中使用外加热源而达到表面富集的效果。
例如将膜置于热水中进行热处理，表面富集程度可以进一步提高。
另外，当膜的亲水性由于使用而遭到破坏时，可通过热处理使两亲性梳状聚合物亲水性侧链重新迁移到膜表面，从而使膜的亲水特性得以自我恢复。
Hester等还研究了PEO链长对膜性能的影响，发现随着链长的增加，膜的亲水性和抗污染能力进一步提高。
生物膜材料和医学应用
生物膜材料和医学应用生物膜是一种复杂的结构，它由细胞膜、细胞外基质、细胞外囊泡和细胞外菌丝等构成。
这种复杂的结构在医学应用领域中具有广泛的应用，它能够被用作药物的制备、医用材料的表面改性和支架的制备等。
本文将围绕着生物膜材料和医学应用这个主题展开讨论。
1. 生物膜的基本结构生物膜由细胞膜、细胞外基质、细胞外囊泡和细胞外菌丝等构成。
其中细胞膜是由脂质双分子层组成，它能够限制物质的进出，维持细胞内环境的稳定；细胞外基质是由一些蛋白质、多糖、肽和溶质组成，它决定了细胞外环境的物化性质和细胞的功能；细胞外囊泡是细胞分泌产物的载体，它能够将分泌产物从细胞内运输到细胞外；细胞外菌丝是由一些长丝状的分子所组成，它们可以被用作物质的输运和支撑细胞的结构。
2. 生物膜材料生物膜材料是一种将生物膜作为原材料进行制备的材料，它能够模拟生物膜的基本结构和功能，具有一些独特的物化性质和生物活性。
生物膜材料的种类很多，包括细胞外基质、胶原蛋白、壳聚糖和脂质体等。
这些材料通常都是无害的，并且能够良好地与生物系相容。
3. 生物膜材料在医学应用中的应用生物膜材料在医学应用中有着广泛的应用，下面将列举几种常见的应用。
3.1. 药物制备生物膜材料在药物制备中被广泛应用，它们能够作为载体，将药物载入其中并对其进行保护，从而增加药物的生物利用度和药效。
常用的生物膜材料包括壳聚糖、凝胶和脂质体等。
3.2. 医用材料的表面改性生物膜材料能够模拟生物界面的结构和功能，因此它们被广泛应用于医用材料的表面改性。
通过将生物膜材料覆盖在医用材料的表面，可以改善材料的表面性质，包括表面张力、亲水性和疏水性等。
这种改性能够提高材料与生物组织之间的相容性和可降解性。
3.3. 支架的制备生物膜材料能够模拟生物组织的结构和功能，因此它们被广泛应用于支架的制备。
通过将生物膜材料组成的支架植入到已损伤的组织中，能够促进组织再生和修复，提高手术治疗的效果。
此外，生物膜材料组成的支架还能够针对不同的组织类型进行调控。
第二章膜材料及表面改性
目前使用的大多数膜的材料是聚丙烯（PP）、聚乙烯，聚偏氟乙烯、醋酸纤维素、聚砜、聚醚讽和 聚氯乙烯等。当这些膜与欲分离的物质相接触时，在膜表面和孔内的污染物聚集，使得膜通量随运 行时间的延长而下将，特别是当聚合物膜材料用于生物医药领域中（如血液透析）时，在膜表面吸 附的蛋白质加速纤维性和抗生素碎片在膜表面的聚集（血液相容性），导致一系列的生物反应，例 如形成血栓及免疫反应。因此，为了拓展分离膜的应用，通常需要对膜材料进行改性或改变膜表面 的物理化学性能，赋予传统分离膜更多功能，增大膜的透水性，提高膜的抗污染性，改善膜的生物 相容性。对膜材料的改性的方法有物理改性和化学改性。
第二章膜材料及表面改性
1
2.1.1纤维素衍生物类
纤维素是资源最为丰富的天然高分子，由于纤维素的分子量很大，在分解温度前没有熔点，且不溶 于通常的溶剂，无法加工成膜，必须进行化学改性后应用。
（1）再生纤维素 纤维素的相对分子质量在50万~200万，在溶解过程中降解，再生纤维素的相对分子质量约在几万
2.1.2 聚砜类
聚砜是一类耐高温强度工程塑料，具有优异的抗蠕变性能，故自双酚A型聚砜（PSf）出现后，即 继醋酸纤维素之后发展成为目前最重要、生产量最大的合成膜材料，可用作制备微滤膜和超滤膜， 也可用作反渗透和气体分离膜的底膜。
（1）双酚型聚砜（PSf）
由双酚A的二钾盐与二氯二苯砜在二甲亚砜溶液中经亲核缩聚反应合成，聚砜的玻璃化转变温度为 190℃，其制成膜后可在80 ℃ 下长期使用，主要用于超滤和气体分离膜。
2.1.7无机和金属类
无机和金属材料包括金属、金属氧化物、陶瓷、多孔玻璃、沸石、无机高分子材料，与聚合物分离 膜相比具有如下优点：
（1）化学稳定性好，能耐酸、耐碱、耐有机溶剂； （2）机械强度大，承载无机膜或金属膜可承受几十个大气压的外压，并可反向冲洗； （3）抗微生物能力强，不与微生物发生作用，可以在生物工程及医学科学领域中应用； （4）耐高温，一般均可以在400℃下操作，最高可达800 ℃。 不足之处在于造价较高，并且无机材料脆性大，弹性小，给膜的成型加工及组件装备带来一定的困
表面工程 考点汇总
表面工程葵花宝典第一章：表面工程技术概论考点1：表面工程的概念：从材料的表面特性出发，利用表面改性技术、涂镀层技术和薄膜技术，使材料表面获得原来没有的新性能的系统工程。
考点2：润湿：固体表面与液体接触时原来的固相-气相界面消失，形成新的固相-液相界面的现象。
润湿是液体与固体表面接触时产生的一种表面现象，液体对固体表面的润湿程度可以用液滴在固体表面的散开程度来说明考点3：表面技术按作用原理分类：原子沉积、颗粒沉积、整体覆盖、表面改性。
第二章：材料表面工程技术基本理论考点4：在几个原子范围内的清洁表面其偏离三维周期性结构的主要特征是表面弛豫、表面重构和表面台阶结构、表面偏析、化合物、化学吸附考点5：表面粗糙度是指加工表面上具有的较小间距的峰和谷所组成的微观几何形状误差，也称微观粗糙度考点6：吸附、吸收和化学反应是固体与气体发生作用的三种表现考点7：按几何特征，晶体表面缺陷分为点缺陷、线缺陷和面缺陷三类考点8：表面平整一般采用磨光、滚光、抛光及刷光和振动磨光(1)磨光是借助粘有磨料的特制磨光轮(或带)的旋转，以磨削金属零件表面的过程(2)滚光是将成批零件与磨削介质一起在滚筒中作低速旋转，靠零件和磨料的相对运动进行光饰处理的过程(3)抛光是用抛光轮和抛光膏或抛光液对零件表面进一步轻微磨削以降低粗糙度，也可用于镀后的精加工(4)刷光是把刷光轮装在抛光机上，用刷光轮上的金属丝(钢丝、黄铜丝等)刷，同时用水或含某种盐类，表面活性剂的水溶液连续冲洗去除零件表面锈斑、毛刺、氧化皮及其他杂物(5)振动磨光是将零件与大量磨料和适量抛磨液置入容器中，在容器振动过程中使零件表面平整光洁考点9：基体表面清洁的目的是：(1)作为前序处理工艺的一部分，为下一涂装或其他表面加工(如电镀、热喷涂等)打基础(2)作为一项单独表面处理技术，可提高工件寿命或恢复工件原状态或节能需要(锅炉清除水垢，提高热效率)；(3)消除工件(设备)隐患，提高安全性(如传热设备局部过热可通过清洗来解决)，消毒、灭菌，除放射性污染，有利于人体健康考点10：喷砂是用机械或净化的压缩空气，将砂流强烈地喷向金属制品表面，利用磨料强力的撞击作用，打掉其上的污垢物，达到清理或修饰目的的过程考点11：喷丸的原理和设备与喷砂相似，只是采用的磨料不同。
化学技术中常见材料的表面改性方法
化学技术中常见材料的表面改性方法在化学技术领域中，材料表面的改性对于改善材料性能和实现特定功能起着非常重要的作用。
通过对材料表面进行调控和改变，可以使其具备诸如耐磨、防腐、抗菌、导电等特性，从而扩展材料的应用领域。
下面将介绍几种常见的材料表面改性方法。
一、化学改性方法化学改性是通过在材料表面引入化学物质进行改变，以改善材料表面性能。
常用的化学改性方法包括表面涂层，表面氧化处理和功能化修饰。
1. 表面涂层表面涂层是将一层材料覆盖在材料表面上，以改变其外观和性能。
涂层材料可以是聚合物、金属、陶瓷等，通过涂覆工艺将其粘附在材料表面上。
涂层可以起到增加材料硬度、耐磨性和耐腐蚀性的作用，同时还可以改变材料的光学、导电等性质。
2. 表面氧化处理表面氧化处理是通过在材料表面形成一层氧化物薄膜来改变材料性能。
常见的表面氧化处理方法包括阳极氧化、氧化硫磷化等。
例如，阳极氧化是将材料浸入电解液中，通过电化学反应在材料表面形成一层氧化物薄膜，从而提高其耐腐蚀性能和硬度。
3. 功能化修饰功能化修饰是通过在材料表面引入特定的功能基团，使其具备特殊的性能。
常见的功能化修饰方法包括表面聚合、化学修饰等。
例如，可以在材料表面引入羟基、氨基、硅烷等基团，从而使其具备亲水性、抗菌性、抗污染性等特性。
二、物理改性方法物理改性是通过改变材料表面的物理结构和形态来改善材料性能。
常见的物理改性方法包括离子注入、电子束辐照和等离子体改性等。
1. 离子注入离子注入是将高能离子束注入到材料表面，使其表面形成亚微米级的改性层。
离子注入可以改变材料的晶体结构、硬度和光学性质，从而提高材料的耐磨性和耐腐蚀性。
2. 电子束辐照电子束辐照是利用电子束对材料表面进行辐照处理，从而改变材料的表面形貌和结构。
辐照后的材料表面可以形成纳米级的结构，提高材料的抗菌性、抗腐蚀性和疏水性等性能。
3. 等离子体改性等离子体改性是利用等离子体在材料表面产生化学反应，改变材料表面的结构和性能。
材料表面改性的方法与机制
材料表面改性的方法与机制材料的表面改性是一种常见的技术手段，用于提高材料的特性和性能。
通过对材料表面的处理，可以改变其表面性质，如增加化学反应活性、提高抗腐蚀性能、改善疲劳性能等。
本文将探讨材料表面改性的方法与机制。
一、物理方法1. 涂层技术涂层技术是常用的一种表面改性方法，通过在材料表面形成薄膜来改变其性质。
常见的涂层技术包括溅射法、电镀法、喷涂法等。
涂层可以提高材料的耐磨性、耐腐蚀性等特性，同时也可以改变材料的外观。
2. 热处理热处理是一种利用高温对材料进行加工的方法。
通过控制材料的加热温度和时间，可以改变其晶体结构和物理性能。
例如，淬火可以使金属材料具有更高的硬度和强度。
3. 表面改性剂表面改性剂是一种可以在材料表面形成薄膜或覆盖层的物质。
通过采用表面改性剂，可以改善材料的润滑性、耐腐蚀性等特性。
表面改性剂常常被用于润滑油、防锈剂等领域。
二、化学方法1. 化学处理化学处理是一种将材料浸泡在化学溶液中的方法，通过与溶液中的化学物质发生反应，改变材料的表面性质。
比如，氧化处理可以在金属表面形成一层氧化膜，增加材料的耐腐蚀性。
2. 化学合成化学合成是一种利用化学反应制备新材料的方法。
通过控制反应条件和反应物质，可以改变材料的组成和结构，从而改变其性质。
化学合成常常用于制备新的纳米材料和功能性材料。
三、生物方法1. 生物体反应生物体反应是一种利用生物体内部的化学反应来改变材料性质的方法。
例如，生物体内的酶可以催化一些特定的化学反应，从而对材料进行改性。
2. 生物微生物处理生物微生物处理是一种利用微生物来改变材料性质的方法。
微生物可以通过代谢作用来改变材料的表面化学性质，例如，通过菌种的作用，可以使材料表面具有抗菌性能。
四、机制材料表面改性的机制有很多，主要可以归纳为以下几点。
1. 氧化反应在许多材料的表面改性过程中，都涉及到氧化反应。
例如，金属材料表面的氧化处理可以形成氧化膜，提高抗腐蚀性能。
2. 化学键形成材料表面的改性过程中，常常涉及到化学键的形成。
功能薄膜材料
纳米金属颗粒弥散玻璃
由局部电场的封闭效应引起，有吸收 皮秒级的响应速度
纳米半导体颗粒弥散玻璃 由量子封闭效应引起，伴随光吸收 响应速度一般在皮秒级以上
第37页，幻灯片共47页
2.二阶非线性光学玻璃 玻璃等非晶态物质是各向同性的，在宏观上具有反演
对称性，通常认为不具备二阶非线性光学效应
2.无机、陶瓷薄膜材料（结构性，功能性） 3.有机、聚合物薄膜材料 4.半导体薄膜材料
第3页，幻灯片共47页
力功能薄膜材料 (超硬薄膜材料 超润滑薄膜材料)
磁功能薄膜材料
(高透磁率薄膜材料 巨磁阻薄膜材料)
光功能薄膜材料 (红外反射薄膜材料 隐身薄膜材料)
电功能薄膜材料
(超导薄膜材料)
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主要制备方法：CVD和PVD（蒸发、溅射、离子镀）
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切削刀具、模具
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(1)齿轮切削刀具，主要是滚齿刀和插齿刀 据统计，国外汽车制造业所用的滚刀至少有30%-40%
是已镀TiN膜的。 Barber-Colman公司使用Balzers的活性反应离子镀
装置，滚刀寿命8：1或10：1。
③环境协调材料
举例：热释电型红外线传感器，利用随温度变化材料表面产 生电荷的现象（热释电效应），由红外线能量转变为热能， 并以电荷（输出电压）的方式检出。可广泛用于非接触式 温度计进行流动人群体温测量，检测人及动物的位置、动 作及活动等
常用材料：
LiTaO3、Pb1-xZrxTi1-x/4O3(PZT)·PbTiO3·Pb1-xLaxTi1x/4O3(PLT)
β-Al2O3是人们所熟知的钠离子传导体。氧离子传导体， 二氧化锆
界面聚合反渗透复合膜材料及其表面修饰
Ｌ ｅ［ 采用相转化法 制备 的世界上 第一张高 通量 ｏｂ ］ 。
和 高脱 盐 率 的醋 酸纤 维素 不 对称 反 渗 透 膜 ； １７ 而 ９８ 年 Ｃ ｄ ｔｅ ｌ发 明 的复 合 反 渗 透 膜 （ Ｆ ａｏｔ 等 ３ ］ Ｔ Ｃ—Ｒ ， Ｏ） 则 极 大地 推动 了反 渗 透 技 术 的进 步 与 推 广 应 用．目
收稿 日期 ： ００１ —５ ２ １ —２２
要求 ， 开发 了 ３ 种关键功能单体 ， 分别是 ５ 氧 甲酰 一 氯 一异 酞 酰 氯 （ ＦＣ）９、 ～异 氰 酸 酯 异 酞 酰 氯 Ｃ Ｉ ＿ ５ ］
（Ｃ Ｃ ［Ｊ １３ ５ ＩＩ ） 和 ， ， 一环 己烷 三 甲 酰氯 （ ＨＴ ［］ Ｃ Ｃ）ｎ ，
合膜实施了严格 的专利保护． 我们根据界面聚合反
应 特点 （ 应速 度 快 、 应 主 要 在 有 机 相侧 进 行 、 反 反 反 应 存在 自终止 现象 等 ） 以及 反 渗 透 过 程 对 膜 材 料 的
性技术． 因而 ， 功能单体、 膜微结构加工技术 以及膜 材料表面改性技术是高性能界面聚合反渗透复合膜 材料 开发 的关 键 与 重点 ［． 文 针 对 我 国反 渗 透 复 ８本 ］ 合膜材料研究领域存在的膜材料品种单一 、 膜性能
第３ 期
俞 三传 ： 面聚合反渗透复合膜材料 及其表面修饰 界
表１ 为界面聚合反渗透复合膜表面元素组成．
。
ｃｏｏＨ
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表２ 给出了相 同条件下制备的三类反渗透复合 膜 以及 ＭＰ 与 Ｔ Ｄ ＭＣ反应 制 备 的芳 香 聚酰 胺 反 渗
１ 界 面聚合反渗透 复合膜材料
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2018/10/14
膜材料与膜过程
目前使用的大多数膜的材料是聚丙烯（PP）、聚乙烯，聚 偏氟乙烯、醋酸纤维素、聚砜、聚醚讽和聚氯乙烯等。当 这些膜与欲分离的物质相接触时，在膜表面和孔内的污染 物聚集，使得膜通量随运行时间的延长而下将，特别是当 聚合物膜材料用于生物医药领域中（如血液透析）时，在 膜表面吸附的蛋白质加速纤维性和抗生素碎片在膜表面的 聚集（血液相容性），导致一系列的生物反应，例如形成 血栓及免疫反应。因此，为了拓展分离膜的应用，通常需 要对膜材料进行改性或改变膜表面的物理化学性能，赋予 传统分离膜更多功能，增大膜的透水性，提高膜的抗污染 性，改善膜的生物相容性。对膜材料的改性的方法有物理 改性和化学改性。
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膜材料与膜过程
2.2高分子膜材料表面改性
膜分离技术具有设备简单，操作方便，无相变， 无化学变化，处理效率高和节能等优点，作为一 种单元操作日益受到重视，已在海水淡化、电子 工业、食品工业、医药工业、环境保护和工程领 域得到广泛的应用。然而，随着膜技术的发展， 人们对膜材料的性能不断提出新的要求，其中改 善膜的亲水性，提高膜的抗污染能力已成为有待 解决的迫切问题。
2018பைடு நூலகம்10/14
膜材料与膜过程
2.1.3 聚酰胺类 （1）脂肪族聚酰胺 代表产品有尼龙 6 和尼龙 66 。尼龙 6 是由己内酰胺在高温下开环聚合 而得。尼龙66由己二胺和己二酸缩聚制得。尼龙6和尼龙66的织布和 不织布（无纺布）主要用于反渗透膜和气体分离膜的支撑底布。 （2）芳香族聚酰胺 芳香族聚酰胺是第二代反渗透膜用材料，只溶于硫酸，故一般不用溶 液制膜，而用熔融纺丝制备中空纤维膜，主要用于反渗透。 （3）聚酰亚胺 聚酰亚胺是一类耐高温、耐溶剂、耐化学品的高强度、高性能材料。 聚酰亚胺在气体分离方面表现出较高的选择透过性，尤其是在其结构 中引入六氟异亚丙基基团。在酰亚胺氮的位置引入甲基、异丙基或卤 素基团，有利于增加聚合物的自由体积，导致气体透过系数增加1~2 个数量级。
2018/10/14
膜材料与膜过程
2.1.1纤维素衍生物类 纤维素是资源最为丰富的天然高分子，由于纤维素的分子量很大，在 分解温度前没有熔点，且不溶于通常的溶剂，无法加工成膜，必须进 行化学改性后应用。 （1）再生纤维素 纤维素的相对分子质量在 50 万~200万，在溶解过程中降解，再生纤 维素的相对分子质量约在几万到几十万。传统的再生纤维素有铜氨纤 维素和黄原酸纤维素，它们是很好的透析膜膜材料。 （2）硝酸纤维素 硝酸纤维素常用溶剂为乙醚 /乙醇（ 7：3）混合溶剂。硝酸纤维素价 格便宜，广泛用在透析用膜和微滤膜。 （3）醋酸纤维素（CA）和三醋酸纤维素（CTA） 醋酸纤维素由纤维素与乙酸酐乙酸混合物反应制备，以硫酸为催化剂。 醋酸纤维素是制备不对称反渗透膜的基本材料，三醋酸纤维素可制成 中空纤维膜组件。
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膜材料与膜过程
2.2.1表面物理改性 2.2.1.1表面涂覆改性 以分离膜为支撑层，将具有一定功能基团的功
能高分子涂覆在支撑层表面而达到改性的目的，功 能高分子可以是有机物或无机物。但膜表面涂覆方 法的改性效果并不十分理想，存在的最大问题是功 能高分子易从分离膜表面脱离，不能得到永久的改 性效果。但这种方法显示了制备一系列具有不同截 留率分离膜的可能性。
织布：经纱和纬纱相互交错或彼此浮沉的规律 不织布：又称无纺布，是由定向的或随机的纤维而构成，是新一代环保材料。
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膜材料与膜过程
2.1.4 聚烯烃类 （1）聚乙烯 低密度聚乙烯：由乙烯在高压下经自由基聚合而得，由于聚合时加入 少量CO，故在分子链中有共聚的—CO存在，因此低密度聚乙烯具有 高度支化结构，并不是线性聚合物。低密度聚乙烯在拉伸时产生狭缝 状微孔，可用来制成微滤膜。低密度聚乙烯熔融纺出的纤维可以压成 无纺布，用于超滤膜等的低档支撑材料。 高密度聚乙烯：由乙烯在常压 Ziegler 催化剂（三乙基铝与四氯化钛） 作用下经配位聚合而得，基本上属于线性结构，其力学性能优于低密 度聚乙烯。高密度聚乙烯产品为粉末状颗粒，经筛分压成管状或板状， 在接近熔点烧结可得到不同孔径规格的微滤用滤板和滤芯，也可用作 分离膜的制成材料。 （2）聚丙烯 由丙烯以 Ziegler催化剂聚合而得。聚丙烯网是常用的间隔层材料， 用于卷式 RO组件和卷式气体分离组件。聚丙烯和聚乙烯一样，可经 过熔融拉伸制成微孔滤膜，孔的形状为狭缝状。除用于微滤外，也可 作为复合气体分离膜的底膜，其组件可用于人工肺（膜式氧合器）。
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膜材料与膜过程
一、等离子体改性 等离子体是气体在电场作用下，部分气体分子发生电离，生成共存 的电子及正离子、激发态分子及自由基，气体整体呈电中性，这就是物 质存在的第 4 种状态 - 等离子状态。等离子体中所富集的这些活性离子 具有较高的能量，能激活物质分子，发生物理或化学变化。用等离子体 对超滤膜进行表面处理具有简单、快速、改性仅涉及表面而不影响本体 结构和性能等优点，对改善高分子材料的亲水性、染色性、渗透性、电 镀性、粘合性等方面具有广泛的应用前景。 二、光化学接枝 光化学接枝也称光接枝,始于1957 年。近十几年来,分离膜的光接枝 改性和功能化成为研究热点。光接枝通常采用的是紫外光 , 接枝聚合的 首要条件是生成表面引发中心 —表面自由基。依据表面自由基产生方式 的不同 , 光接枝过程可以分为以下四类：聚合物辐照分解法、自由基链 转移法、氢提取反应法、光生过氧基热裂解法。
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膜材料与膜过程
2.2.1.2表面吸附改性 小分子通过物理吸附附着在聚合物膜上，这也
是一类制备聚合物膜的方法。例如带有亲水基团（OH）在膜表面的吸附使膜表面形成一层亲水层，从 而在增大膜的初始通量的同时又能降低使用过程中 通量衰减和蛋白质的吸附。 小结：通过物理方法对膜材料进行表面改性， 简单易行，但存在改性后材料性能不均一，随运行 时间的延长，改性效果逐渐丧失。
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膜材料与膜过程
2.2.3 化学改性 2.2.3.1 膜表面化学改性
与膜表面物理改性相比，膜表面化学改性使得功能基团 以化学键与膜表面键合，从而不会在物质透过膜时被稀释， 不会引起功能基团得流失。另外，接枝反应发生在聚合物表 面，不会影响聚合物的内部结构。这样不仅可以赋予聚合物 膜新的性质，而且不会降低原聚合物膜的力学性能。接枝改 性可以通过几种方法来实现，如紫外辐照、 γ 射线辐照接 枝聚合、等离子体表面聚合改性、界面缩聚等方法。
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膜材料与膜过程
2.1.2 聚砜类 聚砜是一类耐高温强度工程塑料，具有优异的抗蠕变性能，故自双酚 A型聚砜（PSf）出现后，即继醋酸纤维素之后发展成为目前最重要、 生产量最大的合成膜材料，可用作制备微滤膜和超滤膜，也可用作反 渗透和气体分离膜的底膜。 （1）双酚型聚砜（PSf） 由双酚A的二钾盐与二氯二苯砜在二甲亚砜溶液中经亲核缩聚反应合 成，聚砜的玻璃化转变温度为190℃，其制成膜后可在80 ℃ 下长期 使用，主要用于超滤和气体分离膜。 （2）聚醚砜（PES） 由双酚S的二钾盐与二氯二苯砜在环丁砜溶液中经亲核缩聚反应合成， 聚醚砜的玻璃化转变温度为235℃ ，是目前首选的可耐蒸汽杀菌的超 滤、微滤膜材料。
膜材料与膜过程
磺化聚醚砜（ SPES ） 是聚醚砜（ PES ） 经磺化处理而生成的亲 水性材料,这种材料与PES 共混,材料性质相似,相容性好,对膜结 构的影响也小。但由于增强了膜的亲水性,膜的渗透性提高,随膜 中SPES 含量的增加,水通量增大。
Membra ne PES PES/SPE S PES/SPE S PES/SPE S SPES content (%) 0 Water contact 65 58 54 49 Jw (L/m2· h)b 156.4 Jb (L/m2· h)b 63.4 BSA rejection (%) 99.8
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膜材料与膜过程
2.1.5 乙烯类聚合物 乙烯类聚合物是一大类聚合型高分子材料，如聚丙烯腈、聚乙烯醇、 聚氯乙烯等。 （1）聚丙烯腈（PAN） 单体丙烯腈多从丙烯胺氧化制得，聚合反应可在溶剂中以 AIBN（偶 氮二异丁腈）为引发剂或氧化还原体系催化剂聚合直接得到聚丙烯腈 溶液。聚丙烯腈的重要性仅次于醋酸纤维素和聚砜材料，得到广泛的 应用，尤其是作渗透汽化复合膜的底膜。 （2）聚乙烯醇（PVA） 聚乙烯醇是由聚乙酸乙烯酯水解得到，为水溶性的聚合物。以二元酸 等交联的聚乙烯醇是目前唯一获得实用的渗透汽化膜，它和聚乙烯醇 底膜的复合膜牢固的占据着用于醇类脱水的渗透汽化膜市场。 （3）聚氯乙烯（PVC） 聚氯乙烯属于大品种通用塑料，由氯乙烯经自由基引发制备。聚氯乙 烯多孔膜是低档的微滤材料。
第二章 膜材料及表面改性
2.1 膜材料 用作分离膜的材料包括广泛的天然的和人工合成的有机 高分子材料和无机材料。 原则上讲，凡能成膜的高分子材料和无机材料均可用于 制备分离膜。但实际上，真正成为工业化膜的膜材料并不多。
这主要决定于膜的一些特定要求，如分离效率、分离速度等。
此外，也取决于膜的制备技术。
有机高分子具有弹性高、韧性好，分离性能优良等优点，但 存在透气率低、抗腐蚀性差及不耐高温等弱点。无机膜，尤其是 陶瓷膜，则有许多独特的物理、化学性能，尤其在涉及高温以及 有腐蚀性环境的分离过程中，有着高聚物膜材料所无可比拟的优 势，但因受扩散限制，分离性能很差。在膜材料的研究过程中人 们发现，将两种材料有效地结合在一起，得到一种新型的有机/无 机复合材料，可以同时得到既具有优良的分离性能又能耐受较苛 刻的环境条件的新型的超滤膜（合金膜）。 高分子材料的合金化用于调节膜的亲水性及膜性能的方法简 单、经济，膜材料的选择范围广,可调节的参数多，膜性能改善的 幅度大,为膜材料的开发及膜性能的进一步完善开辟了一条新路 ,有 着广阔的发展前景。