聚合物表界面改性方法

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聚合物改性总结

聚合物改性总结

零、绪论聚合物改性的定义:通过物理和机械方法在高分子聚合物中加入无机或有机物质,或将不同类高分子聚合物共混,或用化学方法实现高聚物的共聚、接枝、嵌段、交联,或将上述方法联用,以达到使材料的成本下降,成型加工性能或最终使用性能得到改善,或使材料仅在表面以及电、磁、光、热、声、燃烧等方面赋予独特功能等效果,统称为聚合物改性。

聚合物改性的目的:所谓的聚合物改性,突出在一个改字。

改就是要扬长补短,要发扬和保留聚合物原有的优势,抑制和克服聚合物原有的缺点,并根据实际需要赋予聚合物新的性能。

聚合物改性的三个主要目的:①克服聚合物原有的缺点,赋予聚合物某些高新的性能与功能②改善聚合物的加工工艺性能③降低材料的生产成本总之,聚合物改性就是要在聚合物的使用性能、加工性能与生产成本三者之间寻求一个最佳的平衡点。

聚合物改性的意义:1.新品种的开发越来越困难(已开发的品种数以万计,工业化的三百余种。

资源限制、开发费用、环境污染)2.使用性能的多样化、复杂化,要求材料有多种性能及功能,单一聚合物难以实现。

3.聚合物改性科学应运而生——获取新性能聚合物的简洁而有效的方法。

聚合物改性的主要方法:共混改性;填充改性;纤维增强复合材料;化学改性;表面改性聚合物改性发展概况几个重要的里程碑事件:1942年,采用机械熔融共混法将NBR掺和于PVC之中,制成了分散均匀的共混物。

这是第一个实现了工业化生产的聚合物共混物。

1948年,HIPS1948年,机械共混法ABS问世,聚合物共混工艺获得重大进展。

二者可称为高分子合金系统研究开发的起点。

1942年,制成了苯乙烯和丁二烯的互穿聚合物网络(IPN),商品名为“Styralloy”,首先使用了聚合物合金这一名称。

1960年,建立了IPN的概念,开始了一类新型聚合物共混物的发展。

IPN已成为共混与复合领域一个独立的重要分支。

1965年,Kato研究成功OsO4电镜染色技术,使得可用透射电镜直接观察到共混物的形态,这一实验技术大大促进了聚合物改性科学理论和实践的发展,堪称聚合物发展史上重要的里程碑。

聚合物改性复习题

聚合物改性复习题

1、聚合物改性的定义,改性的方法。

答:聚合物改性:通过各种化学的、物理的或二者结合的方法改变聚合物的结构,从而获得具有所希望的新的性能和用途的改性聚合物的过程。

主要方法:共混改性、填充改性、复合材料、化学改性、表面改性。

共混改性指两种或两种以上的聚合物经混合制成宏观均匀的过程。

填充改性指人们在聚合物中添加填充剂有时只是为了降低成本,但也有很多时候是为了改善聚合物的性能。

复合材料是由两种或两种以上不同性质的材料,通过物理或化学的方法,在宏观上组成具有新性能的材料。

化学改性是通过化学反应改变聚合物的物理、化学性质的方法。

表面改性:改善工件表面层的机械、物理或化学性能的处理方法。

2、化学改性(改变分子链结构)和物理改性(高次结构)的本质区别。

答:第二章:基本观点:1、共混物与合金的区别。

答:高分子合金不能简单等同于聚合物共混物,高分子合金是指含多种组分的聚合物均相或多相体系,包括聚合物共混物、嵌段和接枝共聚物,而且一般言,高分子合金具有较高的力学性能。

2、共混改性的分类(熔融、乳液、溶液和釜内)答:按照共混时物料的形态:熔融共混:机械共混的方法,最具工业价值,是共混改性的重点。

溶液共混:用于基础研究领域,工业上用于涂料和黏合剂的制备。

乳液共混:共混产品以乳液的形式应用。

斧内共混:是两种或两种以上聚合物单体同在一个反应釜中完成其聚合过程,在聚合的同时也完成了共混。

3、共混物形态研究的重要性。

答:共混物的形态与共混物的性能密切相关,而共混物的形态又受到共混工艺条件和共混物组分配方的影响,所以,共混物的形态研究就成了研究共混工艺条件和共混组分分配与共混物性能的关系的重要中间环节。

4、共混物形态的三种基本类型——均相体系、非均相体系(海岛结构、海海结构)答:一是均相体系。

二是非均相体系(两相体系):包括“海-岛结构”------连续相+分散相。

“海-海结构”------两相均连续,相互贯穿。

5、相容性对共混物形态结构的影响。

(整理)聚丙烯表面改性技术及应用

(整理)聚丙烯表面改性技术及应用

聚丙烯表面改性技术与应用周清 6120805020530. 引言聚丙烯(PP)作为通用塑料,以产量大、应用面广以及物美价廉而著称,但聚丙烯具有非极性和结晶性,表面与极性聚合物、无机填料及增强材料等相容性差,导致其染色性、粘接性、抗静电性、亲水性也较差,这些缺点制约了聚丙烯的进一步推广和应用。

聚丙烯的表面改性和功能化处理技术是一种重要的改性方法,研究主要集中在接枝极性单体,如马来酸酐和丙烯酸等,以及带有第二官能团单体,如甲基丙烯酸缩水甘油脂等;是改善PP表面性状性的主要手段,可以提高PP材料与其他极性的界面作用力,增强其亲水性、染色性能、黏结性能和共混高聚物之间的相容性等。

本文主要就聚丙烯材料的表面处理方法以及改性聚丙烯的应用作简单地介绍。

1. 高能辐照表面处理法辐照接枝法是用高能射线照射产生自由基,自由基再与活性单体反应生成接枝共聚物。

与其它接枝法比较,辐照接枝法的优点在于适合各种化学、物理性质稳定的树脂,能够快速且均一地产生活性自由基,而且不需加化学引发剂,不过该方法成本较高。

根据利用辐照获得接枝活性点的方式可以将其分为同时辐照和预辐照两种方法,同时辐照法是将反应单体和PP接枝基体同时放置在辐照环境中,这样在基体上形成活性点的同时就可以进行接枝反应。

预辐照法就是首先辐照PP,使其表面带有活性点,然后再和单体反应。

比较两种方法,预辐照技术更能减少单体均聚物的生成。

辐照接枝法在改善膜或纤维的表面极性方面应用广泛[1]。

除了对基材进行辐照引发接枝反应外,通过异相引发接枝[2]还有学者研究出利用预辐照对聚乙烯进行处理,再使用经过辐照处理的聚乙烯作为聚丙烯的熔融接枝反应的引发剂来引发聚丙烯接枝丙烯酸,经反应挤出制备出高性能的聚丙烯接枝丙烯酸共聚物。

这种异相引发接枝反应很好的控制了聚丙烯在熔融接枝中的降解副反应,极大的保存了基材优异的力学性能。

1.1 γ-射线辐照接枝法γ-射线辐照属于高能物理法,利用60Co-γ射线对原纤维基材进行处理,进而与单体进行接枝反应得到所需要的接枝产物。

聚烯烃表面改性对润湿性影响的研究进展

聚烯烃表面改性对润湿性影响的研究进展

S M 和 AF 来 检 测 Ar等 离 子 体 对 E M P P表 面 的润 湿 性 、表 面 化 学 成 分 和
表 面 形态 的影 响 。研 究 结 果 表 明 ,未
显 微 镜 (E 分 析 可 以 发现 ,经过 一 S M)
湿 性 提 高 ,然 而 , 由于 等 离子 体 改 性 润 湿 性 的 不 稳 定性 ,接 触 角 减t, i lf 第 l 五 天 ,之后 开 始 恢复 ,稳 步上 升 。
乙 二 醇 的 接 触 角 从 8 . 。 减 小 到 05
8 . 。极 性 分 量 和总 表 面 能增 加 。光 01 接 枝 后 ,C P薄 膜表 面 产 生 了 大量 的 P
1 。 。结 果 表 明 ,这 些薄 膜 的表 面 的 6
极 性 随 着 功 能 化 聚 合 物 的 增 加 而 增
C. 一K.J n u g等 [ 常 温 下 采 用 4 1 在 O 等 离 子 体 法 , 时 间 在 30 0 s内 ,功
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等 离 子 体 作 用 对 样 品 表 面 有 刻 蚀 作 用 ,氦 气 /空 气 DB 等离 子 体 中的 D
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文 综 述 了常 用 的表 面 改 性 方 法对 聚 烯
烃 润 湿 性 影 响 的研 究进 展 。
N. n i a E cn s等 [ 了 提 高 HDP 5 1 为 E、 L E、P DP P的表 面 润 湿 性 ,采 用 常压 等 离子 体 方 法对 它们 进 行 了处 理 。用
独 立 因 素 , 分 别 是 射 频 功 率 、压 强 、

高分子物理课件11聚合物表面与界面

高分子物理课件11聚合物表面与界面
11 聚合物的表面与界面
§11.1 聚合物表面与界面
表面(surface):暴露于真空的材料最外层部分。 界面(inteface):不同物体或相同物质不同相间相互接触
的过渡部分。 表面处理:用化学或物理方法改变表面分子的化学结构, 来提高或聚合物表面张力
11 聚合物的表面与界面
§11.2 聚合物表面与界面的热力学
三、粘结薄弱层及内应力 1、薄弱层:低内聚强度。 2、内应力的产生: (1)固化过程中胶粘剂体积收缩; (2)胶粘剂与基体线形膨胀系数不同。
11 聚合物的表面与界面
3、减小内应力的措施 (1)降低固化过程的收缩率; (2)提高内应力松弛速率,如加增塑剂或与弹性体混 合来降低弹性模量; (3)消除胶粘剂同基体间线形膨胀系数的差异; (4)用热处理消除热应力。 四、结构胶粘剂 内聚强度高,可达6.9MPa,用来粘结结构材料。常用 热固性交联聚合物。
11 聚合物的表面与界面
4、界面张力(与共混体系有关) (1)存在上临界共溶温度的体系,随温度升高,界面 张力降低。 (2)存在下临界共溶温度的体系,随温度降低,界面 张力降低。 (二)润湿
sv sl lv cos
(1)θ<90°,润湿。 (2) θ> 90°不润湿。
11 聚合物的表面与界面
11 聚合物的表面与界面
五、弹性体胶粘剂 日常生活中使用最广泛,如压敏胶带。 具有干粘性与永久粘性,只需用手指的压力即可粘
结,不需要其他能源来活化,具有足够的粘结强度粘结 在被粘物上,具有足够的内聚强度,能够完全从被粘物 上剥离。
其粘性是通过向弹性体中加某种小分子物质产生的, 小分子物质称为增粘剂。
11 聚合物的表面与界面
§11.8 粘接
一、胶粘剂的分类 1、通过溶剂蒸发固化。如动物胶、淀粉、PVA、聚乙 酸乙烯酯。 2、通过化学反应固化,如环氧树脂、酚醛树脂。 3、通过相转变固化,如聚乙酸乙烯酯热熔胶。 二、粘结理论与机理 1、机械粘接,起辅助作用。

改变聚合物表面张力的方法与案例

改变聚合物表面张力的方法与案例

作者简介:陶永亮(1956-),男,教授级高级工程师,从事高分子材料先进应用与模塑一体化成型工艺研究。

收稿日期:2023-03-27高分子材料具有其独特的性能,在工业、农业、国防、民用生活等各个领域得到了广泛地应用,为国民经济发展做出了重要贡献。

对于聚合物产品表面性能与其本体的性能同样重要,随着人们对产品表面质量和功能的追求,需对塑料表面要做些镀膜(涂层),油墨印刷、黏接等二次处理提高其表面质量与应用,在与其处理过程中,都与塑料表面张力有着重要的关系。

表面张力是材料界面的最基本性能之一。

表面张力与聚合物表面理化性质对其应用有着重要的影响。

本文就塑料产品二次加工中对塑料表面张力测试与处理等,将作出相应的措施,以大家了解与掌握。

1 聚合物表面张力定义与测试1.1 表面张力定义表面张力(surface tension )定义:液体表面层由于分子引力不均衡而产生的沿表面作用于任一界线上的张力。

水等液体会产生使表面尽可能缩小的力,这个力称为“表面张力”。

表面张力是一种物理效应,它使得液体的表面总是试图获得最小的、光滑的面积,就好像它是一层弹性的薄膜一样。

其原因是液体的表面总是试图达到能量最低的状态。

广义地所有两种不同物态的物质之间界面上的张力被称为表面张力。

生活中清晨凝聚在叶片上的水滴、水龙头缓缓垂下的水滴,都是在表面张力的作用下形成的。

此外,水黾之所以能站在水面上,也是由于表面张力的作用[2~3]。

聚合物表面张力研究是较复杂的过程,涉及到聚改变聚合物表面张力的方法与案例陶永亮(重庆川仪工程塑料有限公司,重庆 400712)摘要:了解聚合物表面张力(或表面能),对研究聚合物在涂层、印刷、黏接等方面的操作具有重要指导意义[1]。

本文介绍了聚合物表面张力定义和部分聚合物表面张力测试方法,分别对涂层、印刷、黏接过程中聚合物表面张力不适时,做出了改变聚合物表面张力的对应措施,结合案例进行一定的描述。

解释了对涂层、印刷、黏接后样件检测其结果的主要试验方法。

PBO_纤维表面改性处理的研究进展

PBO_纤维表面改性处理的研究进展

表面技术第53卷第1期PBO纤维表面改性处理的研究进展杨超杰,吴喜娜,魏浩,王国军*(哈尔滨工程大学 青岛创新发展基地,山东 青岛 266000)摘要:聚对苯撑苯并二噁唑(PBO)纤维因其比强度高、比模量高、耐热性好、阻燃性好以及优异的介电性能,现已在安全防护、建筑汽车等领域得到广泛应用。

由于PBO纤维表面光滑、化学惰性,导致其与基体树脂界面结合差,进一步影响复合材料的整体性能,这大大限制了PBO纤维优异综合性能的发挥,所以对PBO纤维表面进行改性处理显得尤为重要。

介绍了近年来国内外针对PBO纤维不同表面改性方法及对应复合材料性能改善程度的研究进展,从PBO纤维改性方法的分类入手,阐述了各种方法的基本原理。

通过对这些处理方法的比较,阐述了国内PBO纤维表面改性的研究进展,指出了国内外在PBO纤维表面改性处理上的差距,为未来的发展方向提供了参考。

PBO纤维表面改性方法包括化学刻蚀法、等离子体处理、表面涂层法、化学接枝法、紫外刻蚀法、上浆剂处理等。

各种改性技术各有利弊,在选择改性方法时,理应考虑达到工艺快捷有效、经济环保和无损纤维性能等指标。

未来,在PBO纤维表面改性的处理方法领域,将逐步向绿色环保的上浆剂处理方向发展。

关键词:聚对苯撑苯并二噁唑纤维;表面改性;界面;复合材料中图分类号:TB34 文献标志码:A 文章编号:1001-3660(2024)01-0048-08DOI:10.16490/ki.issn.1001-3660.2024.01.004Research Progress on Surface Modification of PBO FiberYANG Chaojie, WU Xina, WEI Hao, WANG Guojun*(Qingdao Innovation and Development Base, Harbin Engineering University, Shandong Qingdao 266000, China)ABSTRACT: PBO fiber has become the ultimate choice in many fields because of its high specific strength, high specific modulus, good heat resistance, good flame retardant and excellent dielectric properties, and has been widely used in aerospace, national defense weapons, safety protection, construction and automobile fields. Because the surface of PBO fiber is smooth and chemically inert, the interface between PBO fiber and matrix resin is poor, which further affects the overall performance of the composite material, and greatly limits the play of the excellent comprehensive performance of PBO fiber, so it is particularly important to modify the surface of PBO fiber. In this paper, the research progress of different surface modification methods of PBO fibers and the improvement of composite properties in recent years were reviewed. Surface modification was mainly made to change the chemical composition and structure of the surface, improve the number of polar groups and reactive groups;change the surface morphology, improve the roughness and specific surface area; increase the surface free energy and improve the surface wettability. All the above modification effects must minimize the negative effects on the bulk properties of fibers.Finally, it was pointed out that the current surface treatment methods of PBO fibers were still insufficient, and it was necessary收稿日期:2022-12-15;修订日期:2023-04-03Received:2022-12-15;Revised:2023-04-03引文格式:杨超杰, 吴喜娜, 魏浩, 等. PBO纤维表面改性处理的研究进展[J]. 表面技术, 2024, 53(1): 48-55.YANG Chaojie, WU Xina, WEI Hao, et al. Research Progress on Surface Modification of PBO Fiber[J]. Surface Technology, 2024, 53(1): 48-55.*通信作者(Corresponding author)第53卷第1期杨超杰,等:PBO纤维表面改性处理的研究进展·49·and urgent to find a green and efficient modification method. In recent years, with the development of fiber surface modification technology, PBO fiber modification methods have been fully developed, and the corresponding application fields have been expanded. In this paper, the different surface modification methods of PBO fiber and the improvement of the properties of composite materials were introduced. Starting from the classification of PBO fiber modification methods, the basic principles of each method were expounded, and the advantages and disadvantages of each method and the scope of application were clarified.Based on six modification methods, the surface modification methods of PBO fiber at home and abroad were investigated. By comparing these treatment methods, the research progress of PBO fiber surface modification at home and abroad was confirmed, the gap between domestic and foreign PBO fiber surface modification treatment was clear, and the future development direction was pointed out. PBO fiber surface modification methods include chemical etching, plasma treatment, surface coating, chemical grafting, ultraviolet etching, and sizing agent treatment. Each modification technology has its own advantages and disadvantages.When selecting a modification method, it is required to consider the fast and effective process, economic and environmental protection and non-destructive fiber properties. The surface treatment method of sizing agent can meet the above requirements.In recent years, the introduction of active nanoparticles such as graphene oxide, carbon nanotubes and silica into sizing agents to improve interface adhesion has become a research focus. The prepared nanocomposites not only have stronger interface, but also show many attractive functions, such as photothermal conversion, interface self-healing, etc. In addition, as a non-damaging method, surface sizing is an ideal method to achieve uniform UV shielding or light absorption ability on the surface of PBO fiber, which can effectively reduce UV intensity and block UV irradiation. In the future, in surface modification treatment of PBO fiber, the direction of environmental protection sizing agent treatment will be gradually developed.KEY WORDS: poly(p-phenylene-2,6-benzoxazole) fiber; surface modification; interface; composite materials聚对苯撑苯并二 唑(PBO)纤维因其优异的性能,特别是突出的力学性能、热稳定性、低密度,成为一种很有前途的增强先进复合材料的有机纤维之王[1]。

第三章聚合物的表面改性 材料表界面课件

第三章聚合物的表面改性 材料表界面课件

interface will influence its properties.
-C-C-
Woven carbon fiber composite
-C-O -C=O
XPS limitations:
1. Inability to detect hydrogen (H) and Helium (He) 2. X-Ray beam diameter is wider (limit is about 150

3.3.2 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 瞬间高温燃烧,使其表面发生氧化反应而达到处理的⻋ 的。
可燃性气体通常采用焦炉煤气、甲烷、丙烷、丁烷、天然气和 一定比例的空气或氧气;
瞬间:0.01~0.1s内;高温:1000~2700 ℃; 氧化过程按自由基机理进行,表面可被氧化引入含氧基团,并 随着发生断链反应。
或单体在等离子体的作用下发生反应。
聚合物表面与氧等离子体发生的反应:
□ CO2,CO,H2O及其它含氧的气体在等离子状态下也 可分解为原子氧,也具有氧等离子作用。
□ 等离子体表面氧化反应是自由基连锁反应,反应不仅引 入了大量的含氧基团,如羰基,羧基及羟基,而且对材 料表面有刻蚀作用。
□ 氮等离子体中有N,N+,N-,N*等活性粒子,与聚合 物 表面自由基反应,引入含氮的活性基团。
Electromagnetic spectrum
Various processes (b, c) can take place after hole generation (a)
Why UHV for Surface Analysis?

Degree of Vacuum

聚合物材料的界面改性研究

聚合物材料的界面改性研究

聚合物材料的界面改性研究随着化学材料的发展,聚合物材料被广泛应用于各个领域,如机械制造、电子、医疗和食品包装等。

然而,聚合物材料在应用中面临的问题,比如粘接性能不足、耐久性和稳定性差、重复性差等,对其整个行业造成了很大的影响。

为了解决这些问题,科学家们开发了一系列的界面改性技术,其中聚合物材料的界面改性研究便是其中之一。

聚合物材料的界面改性研究是一项综合性的研究,需要多方位进行探究,其中包括聚合物界面改性的机制、材料的表面性质和化学改性等。

首先,聚合物材料的界面改性机制需要得到清晰的认识。

在聚合物材料界面改性的过程中,改性剂所发挥的作用对整个材料的性能影响很大。

界面改性剂可以通过与聚合物表面建立化学键来增强聚合物的表面性能,从而提高它的质量和可靠性。

同时,界面改性剂还可以提高材料的黏着力、表面能和润湿性,从而增强聚合物与其他材料的粘接性能。

其次,材料的表面性质也是聚合物材料界面改性研究中一个重要的环节。

材料的表面性质包括表面能、表面化学成分、表面形貌和表面可测力等。

这些表面性质对于聚合物材料的粘接性能、涂层性能、耐磨性能、防污性能以及生物相容性等方面都有着很大的影响。

因此,对于这些表面性质的分析和研究对于聚合物材料的界面改性非常重要。

最后,化学改性也是聚合物材料界面改性研究的重要方向。

化学改性可以通过对聚合物材料进行化学结构的改变来改善其性能。

其中,化学改性的方式包括化学表面修饰技术、共聚技术和交联技术等。

这些方法可以使聚合物材料的性能被大大提高,满足广泛的工业需求。

综上所述,聚合物材料的界面改性研究是一项十分重要的工作。

在研究中,需要注意到改性剂的作用机理、材料表面性质的改变以及化学改性等几个方面。

只有全面掌握这些关键因素,才能有效提高聚合物材料的质量和可靠性,进而满足人们在各个领域的需要。

聚 合 物 改 性

聚 合 物 改 性

聚合物改性聚合物定义:聚合物即高分子化合物,所谓的高分子化合物,就是指那些由众多原子或原子团主要以共价键结合而成的相对分子量在一万以上的化合物。

聚合物改性通过物理与机械的方法在聚合物中加入无机或有机物质,或将不同种类聚合物共混,或用化学方法实现聚合物的共聚、接枝、交联,或将上述方法联用、并用,以达到使材料的成本下降、成型加工性能或最终使用性能得到改善,或在电、磁、光、热、声、燃烧等方面被赋予独特功能等效果,统称为聚合物改性。

聚合物改性的方法总体上分为: 物理方法化学方法表面细分:共混改性、填充改性、纤维增强复合材料化学改性、表面改性、共混改性:两种或者两种以上聚合物经混合制备宏观均匀材料的过程。

可分为物理、化学共混。

填充改性:向聚合物中加入适量的填充材料(如无机粉体或者纤维),以使制品的某些性能得到改善,或降低原材料成本的改性技术。

纤维增强复合材料又称聚合物基复合材料,就就是以有机聚合物为基体,纤维类增强材料为增强剂的复合材料。

化学改性:在改性过程中聚合物大分子链的主链、支链、侧链以及大分子链之间发生化学反应的一种改性方法。

原理:主要靠大分子主链或支链或侧基的变化实现改性。

改性手段有:嵌段、接枝、交联、互穿网络等特点:改性效果耐久,但难度大,成本高,可操作性小,其一般在树脂合成厂完成,在高分子材料加工工厂应用不多。

表面改性:就是指其改性只发生在聚合物材料制品的表层而未深入到内部的一类改性。

特点:性能变化不均匀种类:表面化学氧化处理,表面电晕处理,表面热处理,表面接枝聚合,等离子体表面改性等适应于只要求外观性能而内部性能不重要或不需要的应用场合,常见的有:表面光泽,硬度,耐磨、防静电等的改性。

接枝反应:以含极性基团的取代基,按自由基反应的规律与聚合物作用,生成接枝链,从而改变高聚物的极性,或引入可反应的官能团。

官能团反应:可以发生在聚合物与低分子化合物之间,也可发生在聚合物与聚合物之间。

可以就是聚合物侧基官能团的反应,也可以就是聚合物端基的反应接枝共聚改性对聚合物进行接枝,在大分子链上引入适当的支链或功能性侧基,所形成的产物称作接枝共聚物。

聚合物改性-共混改性

聚合物改性-共混改性

2
则IPNs两相结构的相畴越小。
3
3. 两相交错或互锁结构 这类形态结构有时也称为两相共 连续结构,包括层状结构和互锁 结构
这种结构中没有一相形成贯穿整 个试样的连续相,而且两相相互 交错形成层状排列,难以区分连 续相和分散相
嵌段共聚物产生旋节相分离以及
当两嵌段组分含量相接近时常常
丁二烯含量为60%的SBS三嵌段共聚 物的形态结构。黑色部分为丁二烯
改性目标:提高抗冲性能。耐热性、耐环境应力 开裂性和阻燃性,同时保持其透明性、耐候性和
3 8
结晶/非晶聚合物共混体系 (如PCL/PVC,PVDF/PMMA等)
结晶/非晶聚合物共混物的形态结构示意图
(1)晶粒分散在非晶区中;(2)球晶分散在非晶区中;(3)非晶态
3 9
分散在球晶中;(4)非晶态聚集成较大的相区分散在球晶中
以上四类结晶结构不能充分代表晶态/非晶态聚合 物共混物形态的全貌,还应增加如下4种:
பைடு நூலகம்
温度
相容性
Rubber toughened PLA
31
界面张力
32
PLLA/Soybean oil
粘度比 差别太大
加入 相容剂 降低界面张力
33
PLLA/Polysoybean oil
降低粘度比 降低界面张力 调节交联度
34
Functional PLLA/Soybean oil
降低界面张力
解决了机械共混因橡胶加入量过多而导致共混体系的强度
和模量降低过多,丧失刚性
4 4
典型代表是接枝共聚生产的HIPS和ABS
聚苯乙烯系列聚合物的共混改性
PS特点:具有出色的电绝缘性、透明性、着色性、 加工流动性,良好的耐水性、耐光性、无毒、耐 化学腐蚀、较好的刚性、一定的力学强度

聚合物改性(完整版)

聚合物改性(完整版)

聚合物改性的目的、意义;聚合物改性的定义、改性的方法(大分类和小分类)答:改性目的及意义:①改善材料的某些物理机械性能②改善材料的加工性能③降低成本④赋予材料某些特殊性能、获得新材料的低成本方法⑤提高产品技术含量,增加其附加值的最适宜的途径⑥调整塑料行业产品结构、增加企业经济效益最常采用的途径聚合物改性的定义:通过各种化学的、物理的或二者结合的方法改变聚合物的结构,从而获得具有所希望的新的性能和用途的改性聚合物的过程改性的方法:①化学改性:a、改变聚合物的分子链结构b、接枝、嵌段共聚、互穿聚合物网络、交联、氯化、氯磺化等②物理改性:a、改变聚合物的高次结构b、共混改性、填充改性、复合材料、表面改性等1.化学改性(改变分子链结构)和物理改性(高次结构)的本质区别答:化学改性—改变聚合物分子的链结构物理改性—改变聚合物分子的聚集状态2.共混物和合金的区别答:共混(指物理共混)的产物称聚合物共混物。

高分子合金:不能简单等同于聚合物共混物,高分子合金---指含多种组分的聚合物均相或多相体系,包括聚合物共混物、嵌段和接枝共聚物,而且一般言,高分子合金具有较高的力学性能。

工业上称:塑料合金。

3.共混改性的分类(熔融、溶液、乳液、釜内)答:分类一:化学方法:如接枝、嵌段等;--化学改性物理方法:机械混合、溶液混合、胶乳混合、粉末混合---混合物理-化学方法---反应共混分类二:熔融共混:机械共混的方法,最具工业价值,是共混改性的重点;溶液共混:用于基础研究领域,工业上用于涂料和黏合剂的制备;乳液共混:共混产品以乳液的形式应用;釜内共混:是两种或两种以上聚合物单体同在一个反应釜中完成其;聚合过程,在聚合的同时也完成了共混。

4.共混物形态研究的重要性5.共混物形态的三种基本类型(均相、海-岛、海-海)答:均相体系:一般本体聚合、溶液聚合才形成均相体系非均相体系:①海-岛结构:连续相+分散相(基体)②海-海结构:两相均连续,相互贯穿6.相容性对共混物形态结构的影响答:①在许多情况下,热力学相容性是聚合物之间均匀混合的主要推动力;良好的相容性是聚合物共混物获得良好性能的重要前提。

聚合物电解质二维结构性能改进方法总结

聚合物电解质二维结构性能改进方法总结

聚合物电解质二维结构性能改进方法总结随着电动汽车、可穿戴设备和储能技术等领域的快速发展,高性能电解质材料的需求日益增长。

传统的无机电解质在具备高离子传导性能的同时,存在着价格高昂、不可弯曲等问题。

聚合物电解质作为一种新型的电解质材料,由于其独特的机械性能和可调控的界面特性,正在成为研究的热点。

本文将总结聚合物电解质二维结构的性能改进方法,旨在为聚合物电解质的研究提供一定的参考。

1. 通过聚合物表面功能化改进性能一种常见的改进聚合物电解质性能的方法是通过表面功能化来增强其界面稳定性和机械性能。

例如,可以利用化学修饰方法在聚合物表面引入亲疏水官能团,使聚合物电解质具有更好的界面相容性和稳定性。

另外,通过在聚合物表面引入功能分子,如二氧化硅或碳纳米管等,可以提高聚合物电解质的导电性能和机械强度。

2. 通过二维结构调控提高性能二维材料在聚合物电解质中的应用是改善其性能的有效方法之一。

石墨烯、过渡金属硫化物和贵金属纳米晶等二维材料被广泛应用于聚合物电解质的研究中,以提高其导电性能和机械特性。

二维材料的高比表面积和高导电率可以增加聚合物电解质的离子传导性能,并且可以形成稳定的界面结构,提高电化学稳定性和机械强度。

3. 通过离子液体添加改善性能离子液体是一种新型的电解质材料,具有优异的离子传导性能和热稳定性。

通过将离子液体添加到聚合物电解质中,可以显著提高其导电性能和机械强度。

离子液体可以形成稳定的离子传导通道,并且与聚合物形成交联网络结构,从而提高聚合物电解质的电化学稳定性。

4. 通过界面结构调控改进性能聚合物电解质的界面结构对其电化学性能具有重要影响。

通过调控界面结构,可以改善聚合物电解质的界面稳定性和离子传导性能。

例如,可以通过在聚合物电解质中添加表面活性剂来消除界面上的电化学不稳定性,提高界面的塞贝克容量和离子传输速率。

另外,通过制备多层界面结构或纳米多孔结构,可以增大聚合物电解质与电极之间的接触面积,提高界面传输速率。

聚合物改性总结

聚合物改性总结

零、绪论聚合物改性的定义:通过物理和机械方法在高分子聚合物中加入无机或有机物质,或将不同类高分子聚合物共混,或用化学方法实现高聚物的共聚、接枝、嵌段、交联,或将上述方法联用,以达到使材料的成本下降,成型加工性能或最终使用性能得到改善,或使材料仅在表面以及电、磁、光、热、声、燃烧等方面赋予独特功能等效果,统称为聚合物改性。

聚合物改性的目的:所谓的聚合物改性,突出在一个改字。

改就是要扬长补短,要发扬和保留聚合物原有的优势,抑制和克服聚合物原有的缺点,并根据实际需要赋予聚合物新的性能。

聚合物改性的三个主要目的:①克服聚合物原有的缺点,赋予聚合物某些高新的性能与功能②改善聚合物的加工工艺性能③降低材料的生产成本总之,聚合物改性就是要在聚合物的使用性能、加工性能与生产成本三者之间寻求一个最佳的平衡点。

聚合物改性的意义:1.新品种的开发越来越困难(已开发的品种数以万计,工业化的三百余种。

资源限制、开发费用、环境污染)2.使用性能的多样化、复杂化,要求材料有多种性能及功能,单一聚合物难以实现。

3.聚合物改性科学应运而生——获取新性能聚合物的简洁而有效的方法。

聚合物改性的主要方法:共混改性;填充改性;纤维增强复合材料;化学改性;表面改性聚合物改性发展概况几个重要的里程碑事件:1942年,采用机械熔融共混法将NBR掺和于PVC之中,制成了分散均匀的共混物。

这是第一个实现了工业化生产的聚合物共混物。

1948年,HIPS1948年,机械共混法ABS问世,聚合物共混工艺获得重大进展。

二者可称为高分子合金系统研究开发的起点。

1942年,制成了苯乙烯和丁二烯的互穿聚合物网络(IPN),商品名为“Styralloy”,首先使用了聚合物合金这一名称。

1960年,建立了IPN的概念,开始了一类新型聚合物共混物的发展。

IPN已成为共混与复合领域一个独立的重要分支。

1965年,Kato研究成功OsO4电镜染色技术,使得可用透射电镜直接观察到共混物的形态,这一实验技术大大促进了聚合物改性科学理论和实践的发展,堪称聚合物发展史上重要的里程碑。

聚合物表界面改性方法

聚合物表界面改性方法

聚合物表界面改性方法概述摘要:聚合物由于表面能低、表面具有化学惰性、难以润湿和粘合、聚合物表面污染及存在弱边界层,所以要使用一定的方法金星表面改性,提高整体性能。

聚合物表面改性通常需要改变表面化学组成,引进带有反应性的功能团;清除杂质或弱边界层;改变界面的物理形态,提高表面能;改进聚合物表面的润湿性和黏结性;设计界面过渡层等。

关键词:聚合物;表面改性;研究进展,应用聚合物在日常生活及化工领域都有非常广泛的应用,但是由于这些聚合物表面的亲水性和耐磨损性较差,限制了聚合物材料的进一步应用。

为了改善这些表面性质,需要对聚合物的表面进行改性。

聚合物表面改性是指在不影响材料本体性能的前提下,在材料表面纳米量级范围内进行一定的操作,赋予材料表面某些全新的性质,如亲水性、抗刮伤性等。

聚合物的表面改性方法很多,本文综述了常见的改性及最新的研究进展。

下面将结合具体聚合物材料详细介绍各种改性方法。

这些方法一般只引起10-8〜10-4m厚表面层的物理或化学变化,不影响其整体性质。

一、电晕放电处理电晕放电是聚烯烃薄膜中最常用的表面处理方法。

因为聚烯烃,聚丙烯等烯烃是非极性是非极性材料,有高度结晶性,其表面的印刷、粘接、涂层非常困难。

原理:塑料薄膜在电极和感应辊之间通过。

当施加高压电时,局部发光放电,产生电子、正离子、负离子等高能离子。

电子的冲突电离作用使电子、离子增殖,产生的正离子、光子又发生二次电离而持续放电,结果在阳极和阴极之间产生电晕。

这些高能粒子与聚合物表面作用,使聚合物表面产生自由基和离子,在空气中氧的作用下,聚合物表面可形成各种极性基团,因而改善了聚合物的黏结性和润湿性。

二、火焰处理和热处理1.火焰处理①定义:用可燃性气体的热氧化焰对聚合物表面进行瞬时高温燃烧,使其表面发生氧化反应而达到处理的目的②常用可燃气体:采用焦炉煤气或甲烷、丙烷、丁烷、天然气和一定比例的空气或氧气。

即焦炉煤气、甲烷、丙烷、丁烷、天然气。

聚合物改性-界面

聚合物改性-界面
或反应基团; 在某聚合物上引入特殊作用基团; 加入第三组分进行增容; 两相之间产生部分交联,形成物理或化学缠结; 形成互穿网络结构(IPN); 改变加工工艺,施加强烈的力剪切作用等。
增容剂
当两种相容性较差的聚合物进行共混时,由于分 散相和连续相界面的张力过大,使两组分间缺乏 亲和性,故界面粘合力低,力学性能大幅度降低, 导致在加工或产品使用过程中会出现分层或断裂 现象。
研究高聚物多相体系的界面结构、界面的相容性与粘接作 用、界面上的残余应力、环境对界面的作用以及这些因素 对整体力学性能的影响,目的在于弄清关系以便找到提高 这种材料性能的有效措施。
聚合物共混物的界面
两种聚合物的共混物中存在三种区域结构:两种 聚合物各自独立的相和两相之间的界面层。界面 层也称为过渡区,在此区域发生两相的粘合和两 种聚合物链段之间的相互扩散。界面层的结构, 特别是两种聚合物之间的粘合强度,对共混物的 性质,特别是力学性能有决定性的影响。
transfer from one phase to the other is enhanced.
增容剂的作用
提高共混的分散度,使分散相颗粒细微化和均匀分布; 加强共混物两相间的粘合力,使不同相区间能更好地传递
所受的应力,使呈热力学不相容的共混物成为工艺相容的 共混物。
增容剂的基本考虑
能降低表面自由能,在混合过程中具有良 好的分散能力;
增容剂就是以界面活性剂的形式分布于共混物两 相界面处,使界面张力降低,增加共混组分之间 的相容性和强化聚合物之间的界面粘结。
Schematic sketch of the interfacial region of an immiscible blend composed of phase A, phase B, and an interfacial layer C.

PTFE表面改性处理方法

PTFE表面改性处理方法

PTFE表面改性处理方法1、PTFE表面改性处理方法:低温等离子体处理法低温等离子体是指低气压放电(辉光、电晕、高频、微波)产生的电离气体。

在电场作用下,气体中的自由电子从电场中获得能量,成为高能电子,这些高能量电子与气体中的原子、分子碰撞,如果电子的能量大于分子或原子的激发能,就能产生激发分子和激发原子、自由基、离子和具有不同能量的射线。

低温等离子体中的活性粒子具有的能量一般接近或超过碳―碳或其他含碳键的键能,因而能与导入系统的气体或固体表面发生化学或物理的相互作用。

如果采用反应型的氧等离子体,则能与高分子表面发生化学反应而引入大量的含氧基团,使其表面分子链上产生极性,表面张力明显提高,改变其表面活性,即使是采用非反应型的Ar等离子体,也能通过表面的交联和蚀刻作用引起的表面物理变化而明显地改善聚合物表面的接触角和表面能。

刘学恕对低温等离子体处理氟塑料进行了长期的研究工作,取得了很好的效果,处理后的氟塑料接触角平均降低20º~30º,粘接剪切强度提高2~10倍。

2、PTFE表面改性处理方法:新型粘接剂用于PTFE粘接的粘接剂主要有两类:无氟粘接剂和含氟粘接剂。

无氟粘接剂有粘接效果不太理想的聚丙烯酸酯类粘接剂和环氧树脂类粘接剂,以及粘接效果较好的硅树脂类粘接剂,如国产的F-4S、F-4D、FS-203、CJ-91等牌号。

含氟粘接剂是由偏二氟乙烯类聚合物制备的溶剂型粘接剂,如国产的F-2、F-5、SG-506、T530等牌号和美国Raychem公司生产的氟树脂粘接剂等。

下面介绍几种性能优良的粘接剂。

J-2012型环氧树脂粘接剂[6] J-2012为双组分、无溶剂改性环氧树脂粘接剂,可室温或加热固化,不仅适用于氟塑料与金属,还适用于金属与其它非金属材料的粘接与修补。

表2列出了J-2012胶粘剂配方及固化性能。

含氟聚合物F粘接剂[7] 因为一般的含氟聚合物不具有熔溶性,在高温下也不能熔融产生流动,难以满足作为粘接剂所必须具备的流动性。

聚合物基复合材料的界面改性技术

聚合物基复合材料的界面改性技术

聚合物基复合材料的界面改性技术在现代材料科学领域中,聚合物基复合材料因其优异的性能而备受关注。

然而,要充分发挥这些材料的潜力,界面改性技术是关键环节之一。

聚合物基复合材料通常由聚合物基体和增强材料组成。

界面作为连接这两种不同性质材料的区域,其性能对复合材料的整体性能有着至关重要的影响。

如果界面结合不良,会导致应力传递不畅、容易产生裂纹等问题,从而降低复合材料的力学性能和耐久性。

目前,常见的界面改性技术主要包括以下几种。

化学改性是一种重要的方法。

通过在增强材料表面引入特定的化学官能团,可以增强其与聚合物基体的相容性和化学键合能力。

例如,对碳纤维进行表面氧化处理,增加其表面的含氧官能团,能显著提高与环氧树脂等基体的结合强度。

这种方法可以有效地改善界面的粘结性能,提高复合材料的力学性能。

物理改性也是常用的手段之一。

其中,等离子体处理是一种较为先进的技术。

等离子体中的高能粒子能够对增强材料表面进行刻蚀和活化,从而改变其表面的粗糙度和化学组成。

经过等离子体处理后的增强材料,表面能增加,与聚合物基体的浸润性得到改善,进而提升了界面的结合效果。

还有一种方法是使用偶联剂。

偶联剂分子一端能与增强材料表面发生反应,另一端则能与聚合物基体相互作用,从而在两者之间建立起有效的桥梁。

例如,硅烷偶联剂在玻璃纤维增强聚合物复合材料中得到了广泛应用。

它能够显著提高玻璃纤维与聚合物基体之间的界面结合强度,增强复合材料的综合性能。

除了上述方法,对聚合物基体进行改性也是一种有效的途径。

通过共聚、共混等手段,改变聚合物基体的化学结构和物理性能,使其与增强材料更好地匹配。

例如,在尼龙基体中引入弹性体组分,可以提高其韧性,从而改善与增强纤维的界面性能。

在实际应用中,往往会根据具体的材料体系和性能要求,综合运用多种界面改性技术。

以碳纤维增强环氧树脂复合材料为例,如果单纯采用化学改性处理碳纤维,虽然能够在一定程度上提高界面结合强度,但可能会对碳纤维的力学性能造成一定损伤。

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聚合物表界面改性方法概述摘要:聚合物由于表面能低、表面具有化学惰性、难以润湿和粘合、聚合物表面污染及存在弱边界层,所以要使用一定的方法金星表面改性,提高整体性能。

聚合物表面改性通常需要改变表面化学组成,引进带有反应性的功能团;清除杂质或弱边界层;改变界面的物理形态,提高表面能;改进聚合物表面的润湿性和黏结性;设计界面过渡层等。

关键词:聚合物;表面改性;研究进展,应用聚合物在日常生活及化工领域都有非常广泛的应用,但是由于这些聚合物表面的亲水性和耐磨损性较差,限制了聚合物材料的进一步应用。

为了改善这些表面性质,需要对聚合物的表面进行改性。

聚合物表面改性是指在不影响材料本体性能的前提下,在材料表面纳米量级范围内进行一定的操作,赋予材料表面某些全新的性质,如亲水性、抗刮伤性等。

聚合物的表面改性方法很多,本文综述了常见的改性及最新的研究进展。

下面将结合具体聚合物材料详细介绍各种改性方法。

这些方法一般只引起10-8~10-4m厚表面层的物理或化学变化,不影响其整体性质。

一、电晕放电处理电晕放电是聚烯烃薄膜中最常用的表面处理方法。

因为聚烯烃,聚丙烯等烯烃是非极性是非极性材料,有高度结晶性,其表面的印刷、粘接、涂层非常困难。

原理:塑料薄膜在电极和感应辊之间通过。

当施加高压电时,局部发光放电,产生电子、正离子、负离子等高能离子。

电子的冲突电离作用使电子、离子增殖,产生的正离子、光子又发生二次电离而持续放电,结果在阳极和阴极之间产生电晕。

这些高能粒子与聚合物表面作用,使聚合物表面产生自由基和离子,在空气中氧的作用下,聚合物表面可形成各种极性基团,因而改善了聚合物的黏结性和润湿性。

二、火焰处理和热处理⒈火焰处理①定义:用可燃性气体的热氧化焰对聚合物表面进行瞬时高温燃烧,使其表面发生氧化反应而达到处理的目的。

②常用可燃气体:采用焦炉煤气或甲烷、丙烷、丁烷、天然气和一定比例的空气或氧气。

即焦炉煤气、甲烷、丙烷、丁烷、天然气。

③常用火焰处理来提高其表面性能的物质(粘接性):聚乙烯、聚丙烯的薄膜、薄片,吹塑的瓶、罐、桶等。

④例如:用聚丙烯制作汽车保险杠,用火焰处理来提高其表面的可漆性。

⑤原理:火焰燃烧的温度可达1000-2700o C,处理的时间极短(0.01~0.1s 内),以避免工件受高温影响而发生变形、软化甚至熔化。

火焰中含有许多激活的自由基、离子、电子和中子,如激发态的O﹑NO﹑OH和NH,可夺取聚合物表面的氢,随后按自由基机理进行表面氧化反应,使聚合物表面生成羰基、羧基、羟基等含氧活性基团和不饱和双键,从而提高聚合物的表面活性。

⒉热处理①定义:把聚合物暴露在热空气中进行氧化反应,使其表面引进羰基、羧基以及某些胺基和过氧化物,从而获得可润湿性和黏结性。

②热处理的温度只有几百(<500o C)摄氏度,远低于火焰处理的温度,因而处理时间较长。

三、化学处理①定义:指用化学试剂浸洗聚合物使其表面发生化学和物理变化的方法。

②优点:工艺简单,设备投资小,因而应用广泛。

⒈含氟聚合物:如聚四氟乙烯(PTFE)、氟化乙烯-丙烯共聚物(FEP)和聚三氟乙烯(PTFE)等。

①优点:优良的化学稳定性、电性能、自润滑性以及耐高、低温性能,并有较高的机械强度,在化学、电子工业和医学方面有广泛应用。

②缺点:含氟聚合物的表面能很低,是润湿性最差、粘接最难的聚合物,使其应用受到限制。

因此必须进行表面改性。

③化学改性方法:用钠氨或钠萘溶液处理含氟聚合物。

以钠萘溶液为例:处理液的配置是将23g金属钠加到含128g萘的1L四氢呋喃中,搅拌反应2h,至溶液完全变成暗棕色。

④处理:将含氟聚合物浸泡在钠萘溶液中1~5min,使聚合物表面变黑,取出用丙酮洗,继之用蒸馏水洗,烘干即可。

处理后含氟聚合物的表面张力、极化度、可润湿性都显著提高。

⒉聚烯烃的液态氧化处理(酸处理)①聚烯烃的特点:常用聚烯烃有聚乙烯和聚丙烯等,其特点是表面能低(为提高其表面活性,通常对其进行表面处理)②表面改性方法:液态氧化法、酸氧化法是聚烯烃最常用的表面处理方法之一。

③常用氧化体系:重铬酸盐/硫酸、硫酸铵/硫酸银溶液、铬酸/醋酸、高锰酸钾/硝酸、双氧水等。

其中重铭酸盐/硫酸是最重要的液态氧化体系。

④方法:处理液的参考配方为:重铬酸钠(钾)5份、蒸馏水8份、浓硫酸100份。

处理:将聚烯烃在处理液中室温下浸泡1~1.5h,66~71℃条件下浸泡l~5min,80~85℃浸泡几秒钟。

⑤处理后的性能(光电子能谱、紫外光谱和红外光谱):处理后,聚烯烃表面上检测出了羟基、羧基、磺酸基和不饱和双键,这些极性基团是氧化的产物。

经酸蚀后聚烯烃的表面张力增加,与水的接触角减小,可润湿性,粘合性提高。

⒊尼龙的碘处理尼龙6,尼龙66用碘化钾溶液处理(碘浓度0.05~0.5mol/L)制成镀金属制品。

尼龙与金属镀层粘结性上升。

四、臭氧氧化臭氧氧化法对聚丙烯及其共聚物的表面处理取得了良好的效果。

原理:叔碳原子上的H被臭氧氧化,生成大分子自由基大分子自由基与氧反应,生成过氧化自由基,大分子自由基与·OH反应,生成羟基或碳碳双键,双键被臭氧氧化,生成羰基、羧基、醛基或酯键等含氧极性基团,表面的物理性能和化学性能发生了很大变化。

臭氧是对人有害的物质,10-8浓度的臭氧就可被人感知。

美国劳动环境法规定臭氧的许可浓度是10-7以下。

因此,采用臭氧处理时,必须采用严格措施防止臭氧泄漏。

五、低温等离子体处理1.等离子体概述等离子体:一种全部或部分电离了的气体状态物质,其中含有亚稳态和激发态的原子、分子、离子和电子,而正电荷类物质与负电荷类物质的含量大致相等,所以称为等离子体。

等离子态被称为“物质的第四态”。

(由电离的导电气体形成,其中包括6种典型粒子:电子、正离子、负离子激发态原子或分子基态原子或分子、光子。

事实上就只由大量正负带电粒子和中性粒子组成,则正电荷总数=负电荷总数)。

2.等离子体中的电离气体此类气体都是发光的、电中性的,由电晕放电、高频电磁振荡、激光、射频或微波、高能辐射(如α射线和β射线)以及其他方法产生出来的束子3.等离子体产生的过程数离子或电子在高频高压电场中被加速而得到较大动能,能量足够大的粒子碰到其他分子使其电离产生新的自由离子、电子、自由基等粒子,其中荷电粒子又被继续加速,再碰撞其他分子使之电离,如此循环反复形成等离子体。

3.等离子体处理对聚合物的表面的改性效果①表面交联等离子体轰击聚合物表面,可使聚合物表面产生自由基,表面交链是由聚合物自由基之间的重新组合而引起的。

②极性基团的引入等离子体处理可在聚合物表面引进各种极性基团。

如NH3等离子体或N2与O2混合的等离子体处理可在高分子表面引人胺基、亚胺基等。

③对润湿性的影响等离子体处理引人的极性基团结合在聚合物表面上,因此改善了表面的润湿性,使聚合物的表面张力增大,接触角变小。

(表面张力即为表面能,随着时间延长这些良好的性能都不变)④对黏结性的影响经等离子体处理的聚合物,由于表面引进了极性基团,使其与其他材料的黏结强度大大增强。

⑤其他作用等离子体处理可引起聚合物表面的链裂解作用,裂解的小分子产物被蒸发除去,引起聚合物失重,聚合物表面变得粗糙,或形成了小坑.对黏结性可能有利。

裂解产物中的降解聚合物,与未降解比相对分子质量降低,玻璃化温度和黏度较低,因此可通过界面的流动性和相互扩散改善可黏结性。

当然,聚合物的降解和失重会使其强度有所下降。

(聚合物降解,分子质量降低,玻璃化温度降低可通过界面扩散和流动性改善可粘结性)六、表面接枝1.概述表面接枝:是在聚合物的表面生长出一层新的具有特殊性能的其他聚合物,从而使表面层的结构和性能与本体不同。

①接枝的聚合物层仅在表面,本体仍然保持原来的聚合物结构,所以不能看作是共聚物。

②由于表面接枝的聚合物层是可设计的,所以表面接枝是聚合物表面改性的有效方法。

2.表面接枝聚合法①是通过某种特殊技术,使聚合物表面产生活性基,该表面大分子活性种引发乙烯基单体在聚合物表面接枝聚合。

②表面接枝聚合所用单体一般是乙烯基单体,活性中心大多数是自由基,通过自由基引发单体聚合。

③引入活性点的方法:光化学法、射线辐射法、紫外线法、等离子体法化学接枝法。

七、力化学处理力化学处理是针对聚乙烯、聚丙烯等高分子材料而提出来的一种表面处理和粘接方法,该方法主要是对涂有胶的被粘材料表面进行摩擦,通过力化学作用,使胶黏剂分子与材料表面产生化学键结合,从而大大提高了接头的胶接强度。

力化学粘接主要是通过外力作用下高分子键产生断裂而发生化学反应,包括力降解、力化学交联、力化学接枝和嵌段共聚等。

八、偶联剂改性联剂是一种同时具有能分别与无机物和有机物反应的两种性质不同官能团的低分子化合物。

其分子结构最大的特点是分子中含有化学性质不相同的两个基团,一个基团的性质亲无机物,易于与无机物表面起化学反应;另一个基团亲有机物,能与聚合物起化学反应,生成化学键,或者能互相融合在一起。

偶联剂主要包括硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂两大类,其作用机理同表面活性剂的改性机理相同。

九、辐照处理法通过辐照使材料表面发生交联,可提高使用温度,改善力学性能,如F-30熔点较低(230℃~250℃),在200℃使用时力学强度很差,可以通过在玻璃转变温度以上进行辐照,使辐照裂解为主导的效应变成为以辐照交联为主导的效应,即在150℃用Co60γ-辐照3.0×105rad,则F-30在200℃的断裂强度由30kg/cm2提高到79kg/cm2,延伸率由50%提高到162%,使用温度选到了200℃。

十、原子力显微探针震荡法利用原子力显微镜探针的震动能够在聚合物表面形成纳米尺寸光滑的小块区域,这对聚合物的微摩擦性能的改进有很重要的作用。

Iwata F等人研究了原子力显微镜探针针尖在tapping模式下的震动扫描刮擦在聚碳酸酯表面形成的摩擦区域,实验发现,与contact模式下针尖非振动造成的摩擦区域相比,它更加平滑。

这是因为,普通模式下的针尖与聚合物表面的摩擦力在整个扫描过程中一直存在,使得黏弹性的高分子被摩擦力积压成束。

而在tapping模式下,摩擦力只在针尖一个震动周期内存在,这大大减少了摩擦区域形成突起的可能性,另一方面,针尖的震动是一个与聚合物表面连续作用的过程,这种持续的向下作用力减少了表面的粗糙度。

通过控制针尖的振幅和扫描刮擦速度,可以控制摩擦区域的深度:振幅越大,得到的深度越深;扫描刮擦速度越小,针尖在同一个位置的作用时间就越长,深度也就越深。

结语:结合具体聚合物材料,综述了表面改性的各种方法,讨论了改性机理并比较了它们的优缺点。

在这些改性方法中,有的能够在极短的时间内得到很好的效果,但是需要的仪器相对复杂,如等离子体处理方法;有的操作简单,但是后处理麻烦、环境污染大,如普通化学方法;有的有较好的工业应用前景,如紫外光接枝;有的目前还处在研究阶段,如原子力显微探针震荡法。

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