空气介质阻挡放电对超高分子量聚乙烯纤维表面性能及粘结力的影响研究

利用空气介质阻挡放电(DBD)等离子体对超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维进行表面改性处理研究以提高纤维表面的润湿和粘结性能.分别研究了等离子体处理时间及电压对UHMWPE纤维拉伸断裂强力、接触角、表面形貌、表面化学成分和粘结性能等的影响规律.SEM分析结果表明,空气DBD等离子体处理后UHMWPE纤维表面出现垂直于纤维轴向分布的凹坑和裂纹,使得纤维表面粗糙度显著增加.XPS分析表明空气DBD处理后纤维表面碳元素含量显著下降;同时氧元素和氮元素的含量均较处理前增加,但氧元素含量增加的幅度显著高于氮元素.XPS分峰结果表明等离子体处理后UHMWPE纤维纤维表面C—O/C—N基团含量显著增加,同时出现了C O和O—C O这2种新的含氧官能团.同时,接触角及和与环氧树脂之间的界面剪切力(IFSS)测试结果表明DBD等离子体处理后UHMWPE纤维表面润湿性能和粘结力均产生显著提高,且随着等离子体处理时间或电压的增加,UHMWPE纤维的表面润湿性能和粘结力均呈现先上升后下降的趋势.空气DBD等离子体处理对UHMWPE纤维的力学性能影响较小,当处理电压低于200 V,处理时间小于100 s,纤维强力下降比率小于5.2%.     

丙烯醇等离子体处理聚四氟乙烯的表面结构与润湿性

聚四氟乙烯经丙烯醇等离子体处理后,在其表面形成了一层亲水性的聚合物薄膜。水在表面的接触角为40—60°不等,由等离子体处理时间决定。对表面的全反射红外光谱、ESCA分析和SEM观测发现,等离子体处理后在原表面上形成的聚合物膜包含—CH_3、—CH_2、C=O和C—OH等基团,并且表面光滑、平整。     

PMMA人工晶状体表面的CF4/O2等离子体修饰

为了改善聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)人工晶状体的生物相容性和透光性, 采用CF4/O2等离子体技术修饰其表面. 通过衰减全反射红外光谱(ATR-FTIR)、X射线光电子能谱(XPS)、静态接触角(CA)测定、扫描电子显微镜(SEM)、紫外-可见近红外光谱(UV-Vis)等方法进行表征, 结果表明, 经CF4/O2等离子体处理后, PMMA表面的含氟和含氧基团增加, 其表面的亲水性增强, 生物相容性改善, 紫外光的隔离效率增大. 因此, 通过CF4/O2等离子体修饰能够有效地改善PMMA人工晶状体的性质.     

XPS研究等离子体处理的聚苯乙烯表面结构

采用不同功率(10、20、60、100、150W)、时间(0.5、1、3、6、15和30分),在Ar、N_2、O_2、H_2和空气中,对聚苯乙烯(PS)片基进行了等离子体处理。 通过XPS技术、谱图的拟合、差谱分析和Ar~+小功率剖面处理,研究了PS表面组成与结构变化,指出处理的聚苯乙烯表面有C—O、C—NH_2、C=O、COOH和基团嵌入,因而改变了材料特性。     

等离子体改性的聚偏氟乙烯表面结构的XPS研究

采用5种气氛等离子体处理聚偏氟乙烯(PVF_2)基片,用XPS研究了PVF_2表面结构的变化。结果表明,处理后的PVF_2基片表面嵌入了C—O,C—NH_2,—CHF和COOH基团,因而改变了表面性质。     

空气电晕辐照对聚酯薄膜表面组成及形貌的影响

分析了聚酯薄膜经空气电晕等离子体辐照处理后,其表面组成和形貌的变化。 结果表明,聚酯薄膜表面的活性基团在亲水环境中更倾向于迁移至表面,而不是向次表面或者基材本体内迁移。 薄膜表面C=O和O-H的引入量随电晕辐照强度的增加而增大,XPS结果表明,C-O、C=O和O-C=O的总含量增大,O1s谱图中新峰的结合能为532.49 eV,对应于聚酯薄膜表面过氧化物的-O-O-键。 原子力显微镜研究表明,聚酯薄膜经电晕辐照后,表面形成离散的球状颗粒,表面粗糙度变化范围在10 nm左右。     

高性能纤维表面改性及其双马树脂基复合材料界面

采用电感耦合射频等离子体(ICP)和介质阻挡放电(DBD)低温等离子体对高性能连续纤维表面进行改性,分别采用X光电子能谱(XPS)、原子力显微镜(AFM)和动态接触角测定仪(DCA)等分析测试手段系统地研究了等离子体处理时间、放电功率、放电气压等对连续碳纤维、聚苯并二噁唑(PBO)纤维改性处理前后,纤维表面状态、表面组成、表面形貌、浸润性能的变化规律以及经等离子体处理前后纤维增强双马树脂基复合材料界面结构与性能的影响关系及变化规律、复合材料界面粘结和破坏机理.研究结果表明,经过等离子体处理后,纤维表面接枝上了大量的含羧基、羟基等极性官能团,表面粗糙度增加,表面自由能增加,纤维浸润性能得到明显改善,导致纤维与双马树脂基体界面层间剪切强度(ILSS)明显提高,复合材料的破坏模式由未处理的界面脱粘破坏转变为等离子体处理后的树脂基体破坏.最后,对纤维表面时效性及其对纤维增强双马树脂基复合材料界面性能的影响关系也进行了论述.     

乙烯等离子体处理的云母表面结构及表面性质

用元素分析、色-质谱、裂解气相色谱和顺磁共振等方法研究了经乙烯等离子体处理的云母表面化学结构及处理过程。结果表明,云母颗粒表面形成了厚数十埃的等离子体聚乙烯膜,其化学结构与反应体系中无云母时得到的等离子体聚乙烯膜相同。通过扫描电镜观察到云母片表面的聚合膜具有规则的海星状花样,随处理时间的延长花样按比例长大。水与云母表面的接触角数据说明,乙烯等离子体处理使云母表面的疏水性提高到聚乙烯的水平,比氩气等离子体、硅烷偶联剂及钛酸酯偶联剂处理的效果均更为显著。     

氩等离子体后辉光区对聚四氟乙烯膜表面的优化改性

在理想管式反应器中, 采用Langmuir双电子探针和电子自旋共振(ESR)诊断技术分别定量测定了氩等离子体场中各活性物种的轴向分布, 并利用氩等离子体放电区及后辉光区对聚四氟乙烯(PTFE)进行了表面改性. 通过接触角测量、扫描电子显微镜和X 射线光电子能谱分析比较了改性前后常规及后辉光氩等离子体对PTFE表面结构及性能的影响. 结果表明, 氩等离子体中电子及离子浓度随轴向距离的增大迅速降低, 30 cm后接近于0, 而自由基浓度则降低缓慢, 40 cm处仍为初始浓度的96%. 氩等离子体放电功率、处理时间和气体流量强烈影响着PTFE表面润湿性的改善效果. 后辉光区因抑制电子和离子的刻蚀作用, 强化自由基反应, 使改性效果远优于常规氩等离子体. 经氩等离子体后辉光区短时间(30 s)处理后, PTFE表面化学成分发生了变化, F/C原子比从3.27降至2.30, O/C原子比从0.02增至0.09. 脱氟作用和含氧基团(如CO)的引入是有效改善PTFE表面润湿性的关键因素.     

Ar等离子体对氟橡胶F2311表面的改性

利用氩气等离子对氟橡胶F2311进行表面亲水改性处理，通过接触角测量、X射线光电子能谱(XPS)对改性后的F2311进行分析，结果表明氩气等离子体处理可通过等离子体聚合在F2311表面形成含碳、氧、氮的覆盖层，可较好地改善F2311的表面亲水性，并有较好的表面动力学性质，获得的表面亲水性可以保持很长时间。     

碳氟等离子体处理PET表面动力学的研究Ⅳ: 静、动态接触角 及变角XPS方法的 应用

利用静、动态接触角及变角XPS来研究碳氟(CF~4/CH~4)气体等离子体处理PET表面的浸水行为,结果表明碳氟等离子体处理的PET浸水后,其表面的憎水性下降。通过PET表面的接触角及F/C比的测定,计算出表面动力学衰减常数k,三种测试方法得到的k值都可以用来表征碳氟等离子体处理PET的表面动力学行为,其中混合气体的k值最小。从而证明混合气体等离子体的改性效果更有利于保持其表面的憎水性。     

XPS研究低温等离子体聚苯乙烯表面改性

用氮气、二氧化碳和空气等离子体技术处理聚苯乙烯表面 ,并用X光电子能谱 (XPS)测定了聚合物表面的元素组成 ,相对含量和表面功能团的类型 .结果表明 ,经过不同条件处理后的聚合物表面引入了含氮和含氧基团 ,这对改善材料的沾润性和粘着性将起着明显作用 ;另外 ,不同处理条件对PS表面的氮、氧含量有很大影响     

通过等离子体表面处理提高聚乙炔稳定性

用等离子体方法对聚乙炔膜进行表面处理发现,其碘掺杂室温电导率与未处理的PA膜相当,但电导在空气中的稳定性及膜自身的抗氧化能力都有了较大提高。ESCA谱证实了在空气等离子体处理后的PA膜表面上接入了O和N原子。另外,IR光谱结果也表明,随着等离子体处理功率的增加,PA膜反式食量逐渐增加,顺式含量相应减少。     

碳氟等离子体处理PET表面动力学的研究Ⅳ: 静、动态接触角 及变角XPS方法的 应用

利用静、动态接触角及变角XPS来研究碳氟(CF~4/CH~4)气体等离子体处理PET表面的浸水行为,结果表明碳氟等离子体处理的PET浸水后,其表面的憎水性下降。通过PET表面的接触角及F/C比的测定,计算出表面动力学衰减常数k,三种测试方法得到的k值都可以用来表征碳氟等离子体处理PET的表面动力学行为,其中混合气体的k值最小。从而证明混合气体等离子体的改性效果更有利于保持其表面的憎水性。     

碳氟等离子体改性PET表面的反应机制的研究

利用CF₄与cH₄/CF₄等离子体来处理涤沦膜(PET),讨论了不同摩尔比的碳氟等离子体改性PET表面的作用机制.利用变角x光电子能谱(XPS)和接触角测试技术研究了改性后PET表面的结构和性质.结果表明,碳氟等离子体的处理可以显著地改善PET表面的憎水性.不同摩尔比的碳氟混合气体的作用机制不同,其中碳氟混合气体等离子体以聚合为主,在PET表面形成均匀的改性层;而纯CF₄气体则以刻蚀为主,含氟基团主要分布在PET表面.     

利用等离子体技术研究聚苯乙烯表面的接枝聚合反应

用O₂等离子体对聚苯乙烯(PS)进行预处理, 再用Ar等离子体引发N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)在其表面接枝聚合. 通过接触角(CA)及表面自由能(SE)分析, 探讨了O₂等离子体预处理条件对PS表面自由能的影响, 确定了预处理的最佳条件. 通过衰减全反射红外光谱(ATR-FTIR)、X射线光电子能谱(XPS)和动态接触角(DCA)分析, 比较了O₂等离子体预处理前后和接枝聚合前后PS的表面组成及表面性能, 实验结果表明, 利用等离子体技术能成功地将NVP接枝聚合于PS表面, 接枝聚合后的PS表面由于极性高分子链和粗糙度的增加, 亲水性增强, 水滴易在其表面铺展. 由于接枝聚合后PS表面的高分子链在水中发生重构, 使后退角降低幅度较大, 接触角滞后现象明显.     

疏水性聚丙烯酸酯人工晶状体的低温等离子体改性

通过低温等离子体表面改性技术对疏水性聚丙烯酸酯人工晶状体进行表面改性, 并对改性前后材料的表面结构、形貌和光学性能进行了表征. 静态水接触角结果显示, 经过氨等离子体处理后的人工晶状体亲水性效果最好, 同时最佳的改性时间为120 s, 改性功率为150 W. XPS分析结果进一步证实, 经等离子体处理后, 在人工晶状体表面引入了极性基团. 原子显微镜观察结果显示, 改性后材料表面更加凹凸不平, 粗糙度显著增加而透光率变化很小, 但过大功率改性的样品透光率明显下降. 时效性测试结果表明, 人工晶状体在改性14 d后疏水性恢复趋于稳定.     

聚丙烯酸酯人工晶状体的表面改性研究：常压介质阻挡放电等离子体处理

本研究旨在利用常压介质阻挡放电（DBD）等离子体对疏水性聚丙烯酸酯人工晶状体（IOL）进行表面改性,研究其对IOL表面理化性能和生物相容性的影响.应用X射线光电子能谱（XPS）、场发射扫描电子显微镜（FESEM）、原子力显微镜（AFM）和静态水接触角（WCA）评价了改性前后IOL表面的化学组成、表面形貌和亲疏水性,并进一步基于血小板、巨噬细胞和晶状体上皮细胞（LECs）的体外黏附试验考察改性后IOL的生物相容性.结果显示表面改性后IOL的亲水性明显提高,WCA的变化与含氮/氧元素极性基团的引入和等离子体刻蚀作用引起的表面粗糙度增加有关.等离子体处理能明显减少IOL表面血小板和巨噬细胞的黏附,处理时间大于180s时能延迟LECs的伸展和增殖,同时保持其上皮细胞表型.常压DBD等离子体处理能有效地对疏水性聚丙烯酸酯IOL进行表面改性,显著改善其体外生物相容性,有望减轻该IOL眼内植入后的炎症异物反应,推迟前囊膜浑浊的发生.     

氮气等离子体改性壳聚糖-聚丙烯腈复合纳滤膜

以氮气低温等离子体对壳聚糖-聚丙烯腈复合纳滤膜进行表面改性。用接触角、扫描电镜和扫描探针显微镜观察膜表面的亲水性和形貌特征,X射线光电子能谱分析膜表面化学组成,以γ-氨基丁酸为分离对象表征膜的纳滤性能。结果表明:经50W、20Pa的氮气等离子体作用2min,壳聚糖膜表面获得最大程度的亲水性改善,其接触角由102.0°下降至44.3°,平整度明显提升;膜表面C—C、C—O和酰胺基团均有减少,而胺基和羰基相应增加;在pH=6.15的水溶液中对w=1.0%的γ-氨基丁酸进行纳滤,液体的通量由原来的1.12L/(m2·h)提高至1.75L/(m2·h),且对氨基酸的截留率从28%提升至83%。     

聚二甲基硅氧烷表面亲水性的研究

为了使聚二甲基硅氧烷(PDMS)具有较稳定的亲水性表面,利用氧等离子体技术对PDMS表面进行处理。研究了氧等离子体处理PDMS表面的时间、功率、氧气流量等参数对表面亲水性的影响,通过接触角测量和X-射线光电子能谱(XPS)对处理效果进行了评价。实验表明:PDMS经氧等离子体处理后放置700 h的表面接触角为72°,达到了持久改性的目的;XPS分析表明,表面亲水性的改善主要是由于表面极性成分的增加,最后讨论了氧等离子体处理PDMS表面的改性机理。