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等离子体改性聚乙烯浸润性的老化过程研究

作　者: 郝寅虎
导　师: 雷明凯；李昱鹏
学　校: 大连理工大学
专　业: 材料表面工程
关键词: 等离子体改性聚乙烯老化疏水性回复粘附性超疏水
分类号: TB304
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

本论文采用射频容性耦合氧等离子体对聚乙烯(PE)表面进行改性,对其润湿性能的老化过程进行研究。等离子体改性PE样品前后的润湿性能,化学成分和表面形貌分别通过静态接触角,衰减全反射-Fourier变换红外光谱(ATR-FTIR),X射线光电子能谱(XPS),扫描电子显微镜(SEM)和三维表面轮廓仪表征。25 W射频容性耦合氧等离子体处理聚乙烯表面,在30℃空气中的老化过程具有疏水性回复特征,老化后样品仍保持了亲水性的改性效果,改性样品三维形貌较原始表面没有发生明显变化,表面成分分析表明,弱氧等离子体的刻蚀作用和氧化作用导致聚乙烯表面的胺类抗氧化剂和碳酸钙填充微粒减少,含氧官能团增加,引起亲水性的改善。200 W射频容性耦合氧等离子体处理聚乙烯表面,在30℃空气中老化过程表现了疏水性过回复过程。表面形貌和表面成分分析表明,高密度强氧等离子体的刻蚀作用和氧化作用不仅导致了聚乙烯表面胺类抗氧化剂和碳酸钙填充微粒减少,表面粗糙度增加,生成了均一的具有纳米级岛状和微米级沟壑状的微纳米结构特征三维形貌,尽管经历了老化过程,表面仍然保留大量的含氧官能团。200W 5min射频容性耦合氧等离子体处理聚乙烯,经过5hr老化后,获得了具有高水粘附性的超疏水表面,当聚乙烯样品倾斜至88°时,水滴在样品表面不会发生滚动,即使将样品翻转至180°时,水滴仍然不会滴落。老化后表面能的降低使具有微纳结构的聚乙烯表面展现了超疏水性,表面含氧官能团对水滴的吸引作用产生了强的粘附性效果。老化温度对射频容性耦合氧等离子体改性聚乙烯表面的老化过程具有显著的影响。200W 5 min射频氧等离子体处理的聚乙烯表面在20℃下展现了疏水性过回复过程,5hr后表现了高于原始聚乙烯表面的疏水性。当老化温度升高到60℃时,聚乙烯表面经过快速的疏水性过回复过程,1hr后展现了超疏水性,老化温度进一步升高至90℃,0.5hr老化后聚乙烯表面就具有超疏水性。200W 1min射频容性耦合氧等离子体处理的聚乙烯样品也表现出接触角随老化温度的升高而提高。200W 10min射频容性耦合氧等离子体处理的聚乙烯表面在20℃、60℃和90℃下,都展现了疏水性过回复过程,20℃时老化5 hr后转变为超疏水性表面,60℃和90℃时,0.5 hr老化后聚乙烯表面呈现超疏水性。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
1 绪论  9-20
  1.1 聚合物表面改性  9
  1.2 等离子体聚合物表面改性  9-12
    1.2.1 等离子体聚合物表面改性原理  9-12
    1.2.2 等离子体聚合物表面改性类型  12
  1.3 聚合物表面改性的老化  12-15
  1.4 超疏水与粘附性超疏水表面  15-18
    1.4.1 超疏水表面  15-17
    1.4.2 粘附性超疏水表面  17-18
  1.5 本课题研究目的和内容  18-20
2 实验装置、样品制备及分析方法  20-22
  2.1 实验装置  20-21
  2.2 样品制备  21
  2.3 分析方法  21-22
    2.3.1 接触角测量  21
    2.3.2 形貌分析  21
    2.3.3 化学成分分析  21-22
3 实验结果与讨论  22-46
  3.1 等离子体改性聚乙烯老化过程中表面疏水性回复  22-30
    3.1.1 25W射频容性耦合氧等离子体处理聚乙烯静态接触角  22-24
    3.1.2 25W射频容性耦合氧等离子体处理聚乙烯表面形貌  24-26
    3.1.3 25W射频容性耦合氧等离子体处理聚乙烯表面成分分析  26-30
  3.2 等离子体改性聚乙烯老化过程中表面疏水性过回复  30-39
    3.2.1 200W射频容性耦合氧等离子体处理聚乙烯静态接触角  30-33
    3.2.2 200W射频容性耦合氧等离子体处理聚乙烯表面形貌  33-35
    3.2.3 200W射频容性耦合氧等离子体处理聚乙烯化学成分分析  35-39
  3.3 等离子体改性聚乙烯表面润湿性随老化温度的变化  39-43
  3.4 讨论  43-46
结论  46-47
参考文献  47-50
攻读硕士学位期间发表学术论文情况  50-51
致谢  51-53

等离子体改性聚乙烯浸润性的老化过程研究

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