《表面改性》PPT课件

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1、6.3表面化学改性碱洗含氟聚合物酸洗聚烯烃、ABS和其它聚合物碘处理其它化学处理6.3.1碱洗含氟聚合物含氟高聚物，如聚四氟乙烯(PTFE)、聚三氟乙烯(PCTFE)和氟化乙烯-丙烯共聚物(FEP)等;具有相当优异的化学稳定性、电绝缘性、自润滑性、不燃性、耐大气老化性和耐高低温性能，并且具有较高的机械强度；是一类综合性能优良的军民两用工程塑料，在化学、医学、电子工业和国防工业等行业中有着广泛的应用。但是含氟高聚物的表面能很低，是润湿性最差、粘接最难的聚合物，这就使其应用受到了限制。因此为改善含氟高聚物的应用性能，必须对其表面进行改性。含氟高聚物的改性可以采用激光辐射、等离子体处理和溅射蚀刻

2、法来进行，化学改性的方法主要有还原剂法和硅酸改性法。还原剂法——是用液氨中的钠-氨络合物或钠-萘络合物/四氢呋喃（THF）溶液处理含氟高聚物。处理后含氟高聚物的表面张力、极化度、可润湿性都显著提高。处理具体步骤(1)1：1(mol)的钠:萘或纳:氨/THF溶液，在装有搅拌器及干燥管的三口瓶中反应2h直至溶液完全变成暗棕色。(2)将含氟聚合物浸泡其中1~5min，密封，使聚合物表面变黑（深度约1µm）(3)取出用丙酮洗，除去过量有机物。(4)用蒸馏水洗净。优点：可显著提高含氟聚合物表面的润湿性、黏合性。缺点：处理材料表面变黑，影响有色导线的着色；面电阻在高湿下略有下降；处理后的表面在阳光、加

3、热下粘结性能降低。氟化乙烯丙烯共聚物(FEP)钠氨溶液处理前后的光电子能谱FEP经Na/NH3溶液处理后(1)对水的接触角变小，光电子能谱显示的F1s峰已完全消失，出现了一个强O1s峰；(2)C1s峰向低能方向移动。这说明表面处理的深度达到5-10nm，在此范围内氟已完全被除去并发生碳化作用，还引进了大量的C=C双键以及羰基和羧基。6.3.2酸洗聚烯烃、ABS和其它聚合物工业中用铬酸洗液作为清洗液。还可以用：硫酸铵－硫酸银溶液；双氧水；高锰酸钾－硝酸；氯磺酸；王水等。铬酸洗液作用机理：铬酸清洗液主要是清除无定形或胶态区，处理后聚合物表面形成复杂的几何形状，使聚合物表面的润湿性和粘合性均大大

4、提高。在ABS表面，铬酸主要腐蚀丁二烯橡胶粒子，在表面产生许多空穴，造成大量的机械固着点，有利于喷镀金属。铬酸作用机理：铬酸处理具体步骤：重铬酸钠（钾）4.4份，蒸馏水7.1份，浓硫酸88.5份，配置处理液。将聚烯烃在处理液中浸泡，室温下浸泡1~1.5h，66℃~71℃条件下浸泡1~5min，80~85℃处理几秒钟。缺点：大量酸废液产生，污染环境。铬酸处理前后支链聚乙烯的表面性能经酸蚀后聚烯烃的可润湿性大大增加，其与各种液体的接触角也明显减少，粘接性能得到改善。剥离强度与铬酸酸蚀时间的关系6.3.3碘处理将尼龙６和尼龙66用碘-碘化钾（I2/KI）水溶液于20~80℃下处理后，结晶形态发生

5、了变化，黏合性能得到了改善；主要是由α型转变为γ型，因为金属镀层在γ晶型的表面结合性较好。6.3.4其他化学处理用于处理聚烯烃和硫化橡胶表面的化学方法还有很多，化学处理液也有多种：如：KClO3-H2SO4、KMnO4-H2SO4、HNO3、甲基苯磺酸，发烟硫酸、硫、碳沥青和叠氮，烷基过氧化物，过硫酸盐，氟气以及臭氧等。主要目的：提高表面的润湿性和粘合性常见研究结论一般认为，H2SO4只能使润湿性和粘合性发生中等程度的变化；发烟硫酸在聚烯烃表面上引入磺酸基，它可以与其它试剂反应得到进一步改性；硝酸首先腐蚀无定形区，使结晶形态暴露；硫、碳质沥青和重氮可进行C-C的插入反应；氟气可发生去氢、氟

6、化反应、C=C双键的生成，并引起聚烯烃表面发生交联反应；臭氧能氧化聚烯烃表面、产生羟基、酮、醛和羧酸基。常见研究结论聚烯烃、腈基橡胶和丁基橡胶可用氧化法处理；PET和PC可用氨碱处理，也可分别用烷基锆催化剂和亚胺烷撑取代反应处理；用化学法处理聚酯可得到吸湿性良好的聚酯毛巾：——具体作法是将聚酯毛巾放入碱性处理液中，加热、淋洗，用乙酸酸化至PH=5.0，再用精制的聚酰胺处理一定时间，最后可得到吸湿性良好的聚酯毛巾。6.4光接枝聚合改性光接枝聚合具有突出的特点，既能获得不同于本体性能的表面特性，又可保持本体性能。20世纪50~60年代，射线或电子束高能辐射应用较多；目的：在纤维素、羊毛、橡胶等

7、材料的表面接上一层烯类单体的均聚物；缺点：容易进入本体较厚的深度，使本体性能受到影响。紫外光较低的工业成本+较佳的选择性-----众多聚烯烃材料不吸收长波紫外光(300-400nm)，因此在引发剂引发反应时不会影响本体性能。用紫外光照射高聚物表面可引起化学变化，改进聚合物的润湿性和粘结性。紫外光应用于聚合物表面改性最早可追溯到1883年，当纤维素暴露于紫外光和可见光时，能观察到发生了化学变化。1957年Oster报道了