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1、Vol.14高分子材料科学与工程No151998年9月POLYMERMATERIALSSCIENCEANDENGINEERINGSept.1998X聚合物表面ö界面表征技术进展邱清华贾德民(华南理工大学高分子材料科学与工程系,广州,510641)摘要综述了聚合物表面ö界面表征技术的进展,具体叙述了离子谱(ISS、SIMS)、电子谱(XPS)、离子谱和电子谱联用(XPS2SSIMS)、隧道显微镜(STM)、原子力显微镜(AFN)等在表征聚合物表面ö界面的原理及应用。全文包括主要参考资料33篇。关键词表征技术,聚合物,表面ö界面聚合物表面ö界面的性质直接影响到材料的加静态
2、二次离子质谱(SSIMS)、俄歇电子谱(AES)、X工、性能及应用,如粘合、共混、复合、摩擦磨损等,特射线光电子谱(XPS)、卢瑟福背散射(RBS)、扫描电别是对新型聚合物及其复合材料的研究,其表面ö界子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、扫描隧面的表征显得尤为重要,因它有助于了解表面ö界面道显微镜(STM)、原子力显微镜(AFM)等。每种表的组成、结构形态等,从而推断材料的许多物理化学征技术都有其特点,对于众多的聚合物和表征目的性质。所以聚合物表面ö界面表征不仅是一种基础理不同,则需选择不同的分析方法,才能达到预期的效论工作,而且还能解决诸多实际应用问题。果
3、。Tab.1比较了常用聚合物表面ö界面表征技术的目前较为常用和先进的聚合物表面ö界面表征一些异同点。技术有:离子散射谱(ISS)、二次离子质谱(SIMS)、Tab.1ComparisonofcharacterizationofpolymersurfaceöinterfaceAESISSSSIMSRBSXPSTEMSEMincidenceparticleelectronionionionphotonelectronelectronemittedparticleelectronionionionelectronelectronelectrondepthresolution
4、<10nmmonlayers<1nm<100nm<10nm<10nm<100nmelementalrangeexceptHexceptH,LiallexceptH,LiexceptH,HeexceptHexceptHlimitofdetection>0.1%ppmppmppm>0.1%>0.1%>0.1%surfacedamageyesyesyesyesnoyesyesquantiativeanalysissemiquan.semiquan.difficultsemiquan.quan.quan.quan.下面所叙为近年来离子谱和电子谱在表征聚合散射谱(即卢瑟福背散射
5、谱)。它利用惰性气体正离+++物表面ö界面方面的应用及表征的一些进展。子He、Ne、Ar等轰击聚合物表面,与表面原子相碰撞引起运动和能量的变化,然后分析被散射出1离子谱的离子。它可以用于测定加入聚合物中的稳定剂在利用离子束进行聚合物表面分析的技术主要可[1]表面分离富集;按照聚合物CöO散射离子强度的分为两类,一类是离子散射谱,另一类是二次离子质不同,可以区别出聚合物的立体结构,如J.A.谱,其它还有离子中和谱、离子诱发俄歇谱和脱附谱Gardella用此法研究区别了全同、间同和无规立构等。[2]聚甲基丙烯酸甲酯。但这种技术在分析聚合物材1.1离子散射谱(ISS)料方面
6、应用并不广泛,原因是其它表征技术比它能离子散射谱包括低能离子散射谱和高能离子背提供更多的表面信息,而且分辨率及灵敏度均比它X收稿日期:1996-04-08;修改稿收到日期:1996-07-06联系人及第一作者:邱清华,男,32岁,博士.2高分子材料科学与工程1998年高,如二次离子质谱。1.2二次离子质谱(SIMS)二次离子质谱(SIMS)是聚合物表面分析的主要手段之一,SIMS的分析过程是先用离子或原子束轰击聚合物表面,通过质量分析器对从聚合物表面溅射出的粒子(即二次离子)进行分析,得出二次正、负离子谱图,从谱图中便能得到有关聚合物表面的结构和化学信息。SIMS可分
7、为静态二次离子质Fig.2PositiveionSSIMSspectrumofPU(PEO)谱(SSIMS)和动态二次离子质谱。二者的区别是:-9SSIMS入射表面的离子流较低(约10m),二次离子来自材料表层,而且表面不会受破坏。动态SIMS-17所用的离子流较高(达10m),样品表面易受损,[3,4]所以静态二次离子质谱常用于表面研究,动态二[5]次离子质谱则应用于深度切面研究。SSIMS能有效地提供表面信息,许多聚合物的[6]标准正离子和负离子谱图已被收集出版,通过与标准谱图的对照,可以得知聚合物种类及结构的变Fig.3PositiveionS
