材料表面与界面PPT课件.ppt

《材料表面与界面》SurfaceandInterfaceofmaterial第七章聚合物表面与界面概述（PolymerSurfaceandInterface）如粘合、粘附、密封、表面保护、胶体稳定、扩散、渗透与反渗透、表面改性、表面化学反应、催化、涂饰、防腐蚀、摩擦、磨损、润滑、老化与防老化等现象与技术，无一不与材料的界面有关。7.2表面处理的涵义物体的表面：是在真空状态下，物体内部和真空之间的过渡区域。α与β为不同的两个物质，它们接触到一起就会产生界面。许多研究者已经证实：处于两相间的交界部分乃是一个具有一定厚度（厚度很小，一般只有零点几纳米到几纳米，通常小于0.1μm）的区域，物质的组分和能量可以通过这个区域从一个相连续地变化到另一个相。这层的结构和性质与相邻两相的结构和性质都不一样。在界面区域内压力是不均一的，在垂直于界面的方向上存在压力梯度。与此相反，在本体相区域内压力是均一的，不存在着梯度，并且是各向同性的。在本体相区域内可逆地输送物质不会消耗净能量。（3）界面的类型（4）和界面有关系的现象气／固界面：
气体吸附，吸附剂吸附气体的一种作用；
气蚀，如气轮机的叶片，长期受喷射气体的冲刷所发生的腐蚀；升华，固体直接气化的现象；
灰尘，固体的微粒悬浮于空气中；
烟，固体极细的微粒悬浮于空气中；
催化反应，气体与固体催化剂表面接触．在一定的条件下产生化学变化，生成新的化学物质；
固体的分解，一种固体在一定条件下分解而得到另一种固体和气体的现象，如碳酸钙加热分解而成氧化钙（石灰）和二氧化碳；气体和固体的化学反应，如空气中的氧气对铁的表面发生氧化反应生成氧化铁。液／固界面：
固体从溶液中吸附溶质，如用活性炭吸附蔗糖液中带色的杂质，这时，在活性炭和蔗糖溶液接触的部位形成液／固界面；电解，电极浸入电解液中通直流电后，发生的电解反应；
高分子胶体，聚合物微细粒子分散在水或其他液体介质中，形成的胶体溶液；
焊接，如熔用的焊锡（液体）焊接金属（焊锡焊接冷却后则是固／固界面）；
润湿，液体在固体表面上铺展开来；接触角，液滴在固体平面上形成的夹角；
浮选．使某些矿石粉末的有效成分在水溶液中上浮而达到富集矿石的有效成分的效果；
粘合，如粘合剂粘合两被粘固体；
润滑，如机油滴在齿轮间减小摩擦阻力的作用；
催化，液体在固体催化剂表面上发生的化学反应。固／固界面：
粘合接头，粘合剂在两固体被粘物之间牢固结合并固化成为一个整体；
摩擦，两个固体相互接触并相对移动的现象；
磨损，两块固体互相接触并相对滑动时，表面层掉落下来成为磨屑，表面因此而发生的损失；
吸铁石，因磁性作用而吸住铁块；
合金，一种金属的晶体分布在另一种金属里面；
固相反应，两种混合的固体，在一定条件下发生的化学反应。（5）聚合物表面处理2）二次加工7.3聚合物表面性质表面化学性质和表面化学结构有关系。聚合物的表面化学结构是各不相同的，是和其自身品种、加工方法等因素相关的。可采用红外光谱法分析表面官能团的种类。二、表面物理性质②球晶结构③结晶性的评价固体的表面层也符合该式，将γl用γc（临界表面张力）代替，ρs（固体聚合物的密度）代替ρ就成为下式：由以上的方法可以推测表面结晶性，但对于具有极性的聚合物不是很符合。（二）表面粗糙度图中AA线为实际的不规则粗糙度表面轮廓曲线；BB为中线。BB以上和AA形成的切面积与BB以下和AA形成的切面积相等。BB线为固体为绝对光滑时相同体积的假想固体表面。为了提高聚合物的粘接性、印刷适性以及金属镀层时的复合性能等，处理面对于粘合剂、印刷油墨、镀液等必须达到润湿性非常好。而聚合物本身通常是低能表面的，与它们不能相容，必须经过表面处理才能达到目标。为了达到润湿，我们首先对聚合物的润湿有一了解。三、界面化学性质2728自然界的雾农膜等表面产生雾滴的原因润湿现象是固体和液体间形成的界面现象的一个例子。发生润湿，固体表面消失产生新的固体与液体的界面，这个变化称为润湿现象。因此，容易润湿和难以润湿，可以说是上述变化过程的能量表现。在润湿的过程中的能量变化和其他情况一样，有关于自由能的变化和关于总能量的变化两个方面，因此有两种研究能量变化方法。重新现出固体表面时就产生固体表面张力γs；相反固体与液体界面消失时，此时所存在的界面张力消失。因此上式中，把润湿表现为自由能。该值可以由实验求得。γs、γi目前还没有测定方法。但幸好在固体表面上放置液滴达到平衡状态时，γs、γi、γl及液体对固体的接触角θ之间有一个大家熟知的关系式，利用它，上式变为：大多情况下只根据接触角θ就可以判断润湿难易程度。
对于同一液体来说，看固体间的润湿差别，可以只用θ；
尽管这不是一个非常准确的方法。但由于液滴在固体表面上以何种程度的球状存在，可以直观地大体判断润湿难易程度，因此被广泛使用。另外有很多