第五章高分子材料的表面改性修改
高分子材料的表面改性与性能
高分子材料的表面改性与性能在当今科技飞速发展的时代，高分子材料凭借其优异的性能和广泛的应用领域，已经成为材料科学领域的重要组成部分。
然而，高分子材料的表面性能往往限制了其在某些特定场合的应用。
为了拓展高分子材料的应用范围，提高其性能，表面改性技术应运而生。
高分子材料的表面改性是指在不改变材料本体性能的前提下，通过物理、化学或生物等方法对材料表面的化学组成、微观结构和物理性能进行调整和优化。
其目的是改善高分子材料的表面润湿性、黏附性、耐磨性、耐腐蚀性、生物相容性等性能，以满足不同领域的应用需求。
物理改性方法是表面改性中较为常见的一类。
其中，等离子体处理是一种高效的技术手段。
等离子体中的高能粒子能够与高分子材料表面发生碰撞和反应，引入新的官能团，增加表面粗糙度，从而改善表面的亲水性和黏附性。
例如，经过等离子体处理的聚乙烯薄膜，其表面能显著提高，与油墨、涂料的结合力增强，印刷和涂装效果得到明显改善。
另一种物理改性方法是离子束注入。
通过将高能离子注入到高分子材料表面，可以改变表面的化学组成和结构，进而改善其性能。
比如，将氮离子注入到聚四氟乙烯表面，可以显著提高其耐磨性和耐腐蚀性。
化学改性方法在高分子材料表面改性中也具有重要地位。
化学接枝是一种常用的化学改性手段。
通过在高分子材料表面引入活性基团，然后与其他单体进行接枝反应，可以在表面形成一层具有特定性能的接枝聚合物层。
例如，将丙烯酸接枝到聚丙烯表面，可以使其具有良好的亲水性和生物相容性。
表面涂层也是一种常见的化学改性方法。
在高分子材料表面涂覆一层具有特定性能的涂层材料，如金属涂层、陶瓷涂层或聚合物涂层，可以显著改善其表面性能。
比如，在塑料表面涂覆一层金属涂层，可以赋予其良好的导电性和电磁屏蔽性能。
除了物理和化学改性方法，生物改性方法在近年来也受到了广泛关注。
生物改性主要是通过在高分子材料表面固定生物活性分子，如蛋白质、酶、抗体等，赋予材料特定的生物功能。
高分子材料的表面改性与涂层技术研究
高分子材料的表面改性与涂层技术研究在当今科技迅速发展的时代，高分子材料作为一种重要的功能材料，广泛应用于各个领域。
然而，高分子材料的原始性质和表面特性限制了其在某些应用中的性能表现。
因此，为了满足不同领域的需求，研究人员对高分子材料的表面改性和涂层技术进行了深入研究。
高分子材料的表面改性是指通过物理、化学或生物方法对材料的表面进行处理，以改善其性能。
例如，通过高温处理、等离子体处理、激光辐照等方法可以改变高分子材料表面的化学组成、形态结构和表面能。
这些表面改性技术可以使高分子材料具有更好的耐热性、耐候性、耐腐蚀性等特性，从而提高其在航空、汽车、建筑等领域的应用价值。
另一方面，涂层技术也是改善高分子材料表面性能的重要手段。
涂层技术可以通过在高分子材料表面形成一层薄膜来增加其硬度、耐磨性、防刮擦性等特性。
常见的涂层材料包括有机涂层、无机涂层和复合涂层。
有机涂层主要是通过在高分子材料表面形成一层有机聚合物薄膜，如聚乙烯、聚氨酯等。
无机涂层则是通过在高分子材料表面形成一层无机材料薄膜，如氧化铝、氧化锌等。
而复合涂层则是将有机涂层和无机涂层结合起来，形成一种既具有有机涂层特性又具有无机涂层特性的复合材料。
涂层技术不仅可以提高高分子材料的表面性能，还可以改变其外观，使其具有更多的装饰性和艺术性。
在高分子材料的表面改性和涂层技术研究中，科研人员面临着许多挑战。
首先，如何选择和设计合适的表面改性方法和涂层材料是一个关键问题。
不同的高分子材料具有不同的化学结构和表面特性，需要根据具体材料的特点来选择适合的表面改性方法和涂层材料。
其次，如何实现表面改性和涂层技术的持久性和稳定性也是一个难题。
高分子材料的表面易受环境因素和使用条件的影响，因此需要对表面改性和涂层进行优化，使其在极端条件下也能保持良好的性能。
此外，如何控制表面改性和涂层的厚度、均匀性和精密度也是一个重要问题。
过厚或过薄的表面改性和涂层可能导致性能不稳定或性能下降，因此需要进行精确的控制和测量。
高分子材料的表面修饰和性能控制
高分子材料的表面修饰和性能控制高分子材料是一类重要的材料，在各个领域都有广泛的应用。
然而，由于其特殊的结构和性质，高分子材料的表面往往具有一定的缺陷和不稳定性，这限制了其在某些领域的应用。
为了改善高分子材料的性能，科学家们进行了大量的研究，发展了各种表面修饰和性能控制的方法。
一种常见的表面修饰方法是物理方法，如等离子体处理和激光刻蚀。
等离子体处理是利用等离子体的化学反应和能量转移来改变高分子材料表面的化学组成和形貌。
通过等离子体处理，可以在高分子材料表面形成一层致密的氧化层，从而提高其耐热性和耐腐蚀性。
激光刻蚀则是利用激光的高能量和高浓度来刻蚀高分子材料表面，从而改变其形貌和表面粗糙度。
这种方法可以用于制备具有特殊形貌和表面结构的高分子材料，如微纳米结构和光学薄膜。
另一种常见的表面修饰方法是化学方法，如表面改性和涂覆。
表面改性是通过在高分子材料表面引入新的化学基团，改变其表面性质和化学活性。
常用的表面改性方法包括化学修饰、原子层沉积和化学吸附等。
化学修饰是在高分子材料表面引入新的官能团，从而改变其表面化学性质和亲水性。
原子层沉积是利用化学气相沉积技术在高分子材料表面沉积一层原子尺度的薄膜，从而改变其表面结构和电学性能。
化学吸附是利用高分子材料表面的化学反应活性吸附特定的分子，从而改变其表面性质和分子识别能力。
涂覆是将一层特定的材料涂覆在高分子材料表面，从而改变其表面性质和功能。
常用的涂覆材料包括聚合物、金属和陶瓷等。
通过涂覆，可以在高分子材料表面形成一层致密的保护层，从而提高其耐磨性和耐腐蚀性。
除了表面修饰，高分子材料的性能控制也是一个重要的研究方向。
高分子材料的性能主要包括力学性能、热学性能和电学性能等。
力学性能是指高分子材料的强度、韧性和硬度等。
热学性能是指高分子材料的热稳定性、导热性和热膨胀系数等。
电学性能是指高分子材料的导电性、介电性和电化学性能等。
为了控制高分子材料的性能，科学家们采用了多种方法，如添加剂改性、共聚物合成和纳米填料增强等。
高分子表面化学改性
表面化学改性摘要：表面改性就是指在保持材料或制品原性能的前提下，赋予其表面新的性能，如亲水性、生物相容性、抗静电性能、染色性能等，或者促使聚合物或者某些非聚合物材料成为一种具有特殊功能性的材料。
表面改性的方法有很多报道，最简单的可以归结为两类:化学改性、物理改性。
本报告主要介绍一些非聚合物本体表面通过在表面接枝聚合物等化学反应方法的表面改性和一些聚合物本体表面的化学改性。
通过化学改性，得到在某一方面有具体应用的功能材料。
关键词：化学改性，聚合物，表面1非聚合物本体表面通过在表面接枝聚合物等化学反应方法的表面改性生物材料由于在使用的过程当中会存在非特异蛋白不可控的吸附，导致生物材料与生物体会产生凝固、补体激活血小板粘附,免疫反应等反应，所以作者首先是研究在硅晶片表面接枝聚乙烯吡咯烷酮，聚乙烯吡咯烷酮有着很好的抗蛋白吸附性，且作为生物材料方面的应用有着悠久的历史。
作者通过图1所示的合成路径，采用表面—引发ATRP自由基活性聚合得到了在硅表面上接枝聚合物链长度和密度可控的聚乙烯吡咯烷酮改性的硅表面，再研究了其抗蛋白性质与接枝聚合物的长度和密度的关系。
图1受此表面改性的方法的启发，作者进一步研究了利用嵌段共聚物改性的表面用于结合数量和活性可控的生物大分子。
其研究背景是相比于传统表面引发自由基聚合，在表面接枝聚合物刷采用可控活性自由基聚合技术可以使表面结构的厚度，结构和组成得到精确的控制。
且利用聚合物与酶蛋白的结合，可以使材料表面具有生物催化活性，本文的主要介绍在硅晶片表面接枝合成POEGMA-co-PGMA 嵌段聚合物刷，其机理如图2，首先采用表面—引发ATRP 自由基活性聚合合成POEGMA片段，POEGMA具有抗蛋白吸附特性，然后控制第一段的长度10nm,利用电子活化再生原子转移自由基聚合合成POEGMA-co-PGMA 嵌段共聚物，PGMA带有环氧基团，能够与酶蛋白上的氨基或者羧基发生开环反应，从而接上酶蛋白，最后得到具有生物活性的硅表面。
高分子材料的表面改性
注入样品剂量：2×1016 ions／cm2
图3 氮离子注入后PTFE表面的EDX谱
1.2 离子注入改性的机理
图2表明，氮离子注入后PTFE表面有新键产生 （678cm-1）,图3表明，氮离子注入后的样品，表现 出脱氟和氧化现象。 （4）离子注入不只产生断链和交联，而且产生导致 新化学键形成的微合金。X射线衍射分析表明，离子 束合金导致化学交联，未饱和的强共价结合和随机 分布类金刚石四方结合，导致产生坚固表面的三维 刚性梯状结构。
2.1 等离子体作用原理
反应气氛 反应气体 非反应气体
氧气、氮气
Ar、He
a.与原子氧反应：
2.1 等离子体作用原理
b.与分子氧反应：
c.与过氧化自由基反应：
可见，等离子体表面氧化反应是自由基连锁反应， 反应不仅引入了大量的含氧基团，如羰基及羟基， 而且对材料表面有刻蚀作用。
2.1 等离子体作用原理
化学健的键
C=O 8.0
2.1 等离子体作用原理
等离子体对高分子材料表面的作用有许多理论 解释，如表面分子链降解理论、氧化理论、氢键理 论、交联理论、臭氧化理论以及表面介电体理论等， 但其对聚合物表面发生反应机理可概括为三步。
自由基 表层形成致密的交联层
高压电场
高动能
空气中电子
加速 撞击分子
激态分子
1.1
离子注入的特点
(6)离子注入功率消耗低，以表面合金代替整体合金， 节约大量稀缺金属和贵重金属，而且没有毒性，利 于环保。 (7)离子注入工艺的缺点是设备一次性投资大，注入 时间长、注入深度浅、视线加工等缺点，不适合复 杂形态构件改性。
高分子材料的表面改性与涂层技术研究
高分子材料的表面改性与涂层技术研究高分子材料是一类应用广泛的材料，其特点是重量轻、性能优异、成本低廉等。
然而，高分子材料在使用过程中可能会受到外界环境的影响而导致性能下降，因此进行表面改性和涂层技术研究是非常重要的。
表面改性是指通过改变高分子材料表面的化学组成或物理结构，从而改变其表面性能的方法。
常见的表面改性方法有物理方法和化学方法两种。
物理方法主要包括等离子体处理、溶剂处理、热处理等。
等离子体处理是一种常用的表面改性方法，通过在高分子材料表面引入等离子体，使其表面发生物理和化学变化，从而实现对表面性能的改善。
溶剂处理则是通过将高分子材料浸泡在特定溶剂中，使其表面受到溶剂的溶解或浸润，从而改变表面能和粘附性能。
热处理则是通过升高材料温度，使其表面发生结构变化，从而改变表面物理性质。
化学方法主要包括接枝共聚、表面活化等。
接枝共聚是指通过在高分子材料表面引入可与高分子材料相容的单体，使其在高分子材料表面形成一层新的共聚物层，从而改变其表面性能。
表面活化则是通过给高分子材料表面引入活性官能团，使其表面具有更高的反应活性，从而实现对表面的改性。
而涂层技术是一种通过在高分子材料表面涂覆一层特殊的材料，以实现对高分子材料性能的改善和保护的方法。
涂层技术可以使高分子材料具有良好的抗氧化性、耐磨性、耐腐蚀性等性能，从而延长其使用寿命和提高其功能性。
涂层技术主要包括化学涂层方法和物理涂层方法。
化学涂层方法是指通过在高分子材料表面进行化学反应，形成一层化学键连接的涂层，从而改变其表面性能。
常见的化学涂层方法有浸渍法、喷涂法等。
物理涂层方法则是通过将特定材料以固体或气体的形态沉积在高分子材料表面，形成一层物理层，从而改变其表面性能。
常见的物理涂层方法有物理气相沉积法、磁控溅射法等。
表面改性和涂层技术的研究对于提高高分子材料的性能和功能具有重要意义。
通过对高分子材料表面进行改性和涂层，可以增加其表面粘附性和耐磨性，提高其抗氧化性和耐腐蚀性，从而增加其使用寿命和功能性。
高分子材料表面改性及性能研究
高分子材料表面改性及性能研究随着科技的不断进步和人们对高品质生活的需求不断提高，高分子材料的应用范围也在逐步拓展。
然而，高分子材料表面的缺陷和性能限制制约了其在工业、医疗等领域中的应用。
因此，高分子材料表面的改性研究变得尤为重要。
本文将探讨高分子材料表面改性及其对材料性能的影响。
一、高分子材料表面缺陷及其影响高分子材料表面的缺陷包括且不限于：表面粗糙度、化学污染、氧化、表面团簇等。
这些缺陷会影响高分子材料的表面性能和结构完整性。
比如，表面粗糙度会影响材料的摩擦、磨损和耐磨性能；化学污染会影响生物相容性和附着力；氧化则会导致材料老化，降低其稳定性。
缺陷的产生原因主要与制备工艺和环境有关。
制备工艺不完善、未经充分清洗，或长期暴露在潮湿、污染环境下都会导致高分子材料的表面缺陷。
二、高分子材料表面改性方式高分子材料表面的改性是通过在材料表面引入新的化学或物理性质来改善其性能。
常见的改性方式包括：1. 化学改性化学改性是将表面活性基团引入到高分子材料表面以增强其化学性质。
常见的化学改性方法包括：基于自由基的表面改性、基于反应性基（如羟基、氨基）的表面改性、基于离子交换的表面改性等。
2. 物理改性物理改性是通过物理压缩、热处理、辐射等方式改变高分子材料表面的结构性质。
常见的物理改性方式包括：等离子体聚合、离子注入、激光熔融等。
3. 软物质改性软物质改性是通过引入软物质层、单分子膜、高分子涂层等方式，使高分子材料表面变得更加柔软、自由度更高、生物相容性更好。
常见的软物质改性方法包括：自组装技术、 Layer-by-Layer 组装技术等。
三、高分子材料表面改性对其性能的影响高分子材料表面改性对其性质的影响包括以下方面：1. 表面能表面能是指材料表面吸附其他物质的能力。
通过表面改性，可使高分子材料表面的表面能更适应不同的环境：如增加表面能可以提高其润湿性，改善涂层附着力；2. 生物相容性高分子材料表面经过特定改性后，可以使其更加适合生物组织接触。
高分子材料表面润湿性改性研究
高分子材料表面润湿性改性研究一、引言高分子材料广泛应用于现代化工、制造、医学等领域，但其表面润湿性常常不足以满足特定需求。
因此，科学家需要改性高分子材料表面润湿性以满足特殊的应用需要。
这篇文章着重从不同角度探讨改性高分子材料表面润湿性的研究进展。
二、润湿性概述表面润湿性是润滑剂、颜料、胶粘剂、涂料、聚合物等材料应用中至关重要的性质，是基于表面形态、表面能量和液体表面张力的互作用原理。
通过表面张力的影响，液体能够黏附在具有亲和力的表面上，从而使材料表现出润湿性。
表面润湿性对于许多应用非常关键，包括生物学、生物医学、纳米技术、涂料等多个领域，因此，高分子材料表面润湿性的改性研究越来越受到重视。
三、改性方法目前，有许多途径来改性高分子材料表面润湿性，除了物理和化学方法之外，在材料平台上，活性涂层、多功能纳米材料和基于生物特征的改性方法受到越来越多的关注。
1. 物理方法物理方法是通过对高分子材料表面进行局部调整改变其润湿性。
典型的方法包括激光纹理加工、电化学阳极氧化、热处理和等离子体处理。
激光纹理加工能够形成非常细致的结构和形态，在改善高分子材料表面润湿性方面具有很大的潜力。
电化学阳极氧化是利用电化学氧化法对金属、高分子等表面进行改性。
热处理包括热压和退火是一种简单有效的方法，通过调节温度和时间来改善润湿性。
等离子体处理可通过工艺参数调节得到不同的表面化学键和化学成分，从而改变表面润湿性。
2. 化学方法化学方法是通过对高分子材料表面进行化学修饰使其具有良好的润湿性。
在化学方法中，活性涂层和多功能纳米材料是当前广受关注的领域。
活性涂层可以在材料表面上形成功能性化合物层，从而获得所需的表面润湿性、切削和摩擦性能。
活性涂层的目的是选择单一或混合高分子材料，利用活性化合物集成表面上的亲水、疏水性，太阳能吸收、电化学、光学、生物响应等。
多功能纳米材料的目标是，通过合成具有多种作用的复合材料，实现材料的优化性质。
多功能纳米材料有多种结构和形态，因此，它们有不同的性质，如增强材料的机械性能、抗氧化和防腐等。
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5.1 电晕放电处理 5.2 火焰处理与热处理 5.3 高分子材料的表面金属化 5.4 离子注入表面改性技术 5.5 难黏高分子材料的化学改性 5.6 光化学改性 5.7 等离子体表面改性 5.8 表面接枝共聚
1
❖ 高分子材料具有一系列优异的综合性能，已成为现 代工业和尖端科学不可缺少的重要材料之一。
6
5.1 电晕放电处理
（2）表面形态 ❖ 高分子材料在空气、氧气、二氧化碳气氛下经电
晕放电处理后，由于分子链氧化降解，产生刻蚀 作用，表面粗糙度发生明显变化。 （3）表面张力 ❖ 高分子材料经电晕放电处理后，其表面与水的接 触角、表面能下降，表面张力增大。
7
5.1 电晕放电处理
表5-2 LDPE 膜的表面自由能与辐射强度的关系
❖ 离子注入(Ion implantation)就是将工件放在离子注入机的 真空靶室中，在几十至几百千伏的电压下，把所需元素离子 注入到工件表面，形成一层在组织和结构上都不同于底材的 注入层，从而改善材料性能。
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5.4.2 离子注入改性的机理
❖ 离子注入对高分子材料的改性，是通过离子 注入使材料的结晶、组分以及分子空间位置 的变化来实现的，是一种采用物理方法来达 到化学目的的手段。
→粗化→水洗→敏化→水洗→活化→还原→ 化学镀。
16
5.3.1.1化学镀
(1)去应力
❖ 高分子材料在加工中，其制品内部常常存在 内应力。在化学镀前对材料进行适当的热处 理可以有效消除内应力，提高镀层的均匀性。
(2)脱脂
❖ 脱脂的目的是清除高分子材料表面吸附的水 分、灰尘杂质，保证处理效果，工程上一般 采用在5O～70℃的条件下加热进行脱脂，也 可以用酒精擦拭进行脱脂。
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5.3.1.2直接电镀
❖ 直接电镀是几年前由Atotech公司推出的不需化学 镀而直接金属化的新工艺。
❖ 此工艺是将塑料活化后，在特定活化剂中沉积PbSn复合层，然后在特定溶液中将锡置换为铜，使 其具有导电性，水洗后，直接电镀酸性光亮铜或 光亮镍。
❖ 在聚合物金属化中还原金属法是通过金属盐与聚 合物之间形成化学结合，主要是形成螯合物，将 金属离子带入到聚合物中，然后再将金属离子还 原成金属原子。这样在基体表面就形成了一层金 属层，对于金属的镀覆速度会大大提高，并对镀 层与基体之间的结合力有明显的提高。
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5.3.1.3 高分子表面金属化新技术
❖ 高分子表面金属化新技术不但使低廉的高分子材料 在性能和效益上升格，而且作为研制新型涂层和薄 膜材料的手段日益受到重视，有很好的应用前景。
❖ 高分子表面金属化新技术一般以高分子材料，如聚 乙烯醇、聚丙烯腈等为主要原料，溶于适当的溶媒 中，加入某些无机金属盐如：NiCI 、AgNO3， CuCI2 ·2H2O等充分搅拌后变成共混溶液，再用流 延法浇铸在玻璃或塑料板上，经加热干燥后得到金 属盐络合的聚合物。
❖ 一般情况下，火焰处理时，将高分子材料加热到稍 低于热变形温度，并保持一定时间即可（一般为
0.01～0.1s）。
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5.2 火焰处理与热处理
❖ 与电晕放电处理相似，火焰也具有成本低廉， 设备简单、易操作等特点，是聚烯烃、聚缩 醛、聚对苯二甲酸乙二醇等高分子材料在印 刷和喷涂前的很好的预处理工艺。
（4）润湿性 ❖ 经电晕放电处理后高分子材料表面引入了含氧极性基团，使
其表面润湿性得到改善。 （5）黏接强度 ❖ 塑料薄膜成型后，由于表面污染和低分子添加剂从本体内部
向表面层迁移、扩散 ，形成弱边界层。 ❖ 电晕放电处理高分子材料膜，既可消除表面的弱边界层，又
可在表面引入含氧极性基团，增大表面粗糙度，从而大大提 高了薄膜的黏接强度。 但当薄膜处理过度，表面降解严重 ，黏接强度反而有所下降。
5
5.1 电晕放电处理
表5-1电晕放电强度对LDPE分子构成的影响
辐射强度 元素含量/%
/W
C1s
O1s
N1s
0
91.2
7.4
1.4
50
77.9
20.7
1.4
100
69.4
29.1
1.5
150
65.5
33.1
1.4
201s /C1s/% 8.1 26.7 41.9 50.5 51.7
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5.2 火焰处理与热处理
❖ 所谓火焰处理就是采用一定配比的混合气体，在特 别的灯头上烧，使其火焰与高分子材料表面直接接 触的一种表面处理方法。
❖ 火焰中含有处于激发态的O、NO、OH和NH等，这些基 团能从高分子材料表面把氢抽取出来，随后按自由 基机理进行表面氧化，形成很薄的氧化层，使高分 子材料表面产生羟基、羰基、羧基等含氧基团和不 饱和双键，甚至发生断链反应，消除弱的边界层， 使材料的润湿性和黏接性改善。
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5.3.1.3 高分子表面金属化新技术
❖ 这种聚合物经化学还原后表面的金属离子变成金属， 从而在聚合物表面形成结构致密的金属层。
❖ 高子表面金属化新技术常用的聚合物有聚酰亚胺、 聚酰胺、聚碳酸酯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯 腈、聚丙烯、聚乙烯醇等；金属盐有Au、Ag、Cu、 Cr、Fe、 Ni、CoPt、Mo等的硝酸盐、硫酸盐、盐 酸盐、醋酸盐；溶剂有二氯甲烷、三氯甲烷、三氯
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5.3.2.1真空蒸镀
图5-7蒸镀装置的示意图
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5.3.2.2金属转移镀
❖ 金属转移镀是用金属喷涂法在模具工作表 面喷涂一层金属，再在金属喷涂层上铺覆 复合材料预浸料，然后热压固化，复合材 料制件成型脱模后，金属喷涂层将转移到 复合材料制件表面。
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5.4 离子注入表面改性技术
5.4.1 离子注入的特点
18
5.3.1.1化学镀
(4)敏化 ❖ 敏化处理是使粗化后的高分子材料表面浸于活性化
工液(氯化钯﹑氯化亚锡和盐酸)中，使其表面附着 一层有还原性的两价锡离子或金属钯。以便在以后 活化时还原银离子或者钯离子为有催化作用的原子。 因为敏化液容易被氧化，因此敏化后，需彻底清洗。 (5)活化 ❖ 活化是化学镀最为重要的一步活化方法有常规化学 活化、气相沉积活化、介电层自催化活化和光化学 活化法等。
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5.3.1金属化湿法技术
✓ 高分子材料表面金属化方法主要有湿法技 术和干法技术两种。
❖ 湿法技术中最为典型的是化学镀和电镀， 这也是比较成熟的两种金属化方法。
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5.3.1.1化学镀
❖ 化学镀是利用强还原剂在非金属表面进行氧 化还原反应,使金属离子沉积在非金属镀件上 的过程。
❖ 化学镀前处理工艺如下： ❖ 去应力→除油（脱脂）→水洗→中和→水洗
❖ 而高分子表面金属化新技术与原方法相比，高分子表面金 属化新技术有许多优点。
❖ (1) 操作简单、设备造价便宜。高分子表面金属化新技术 工艺过程简单，操作容易。与真空沉积法和溅射法相比， 设备造价相对便宜。
❖ (2) 高分子表面金属层的耐久性好，不易脱落。
❖ (3) 改变聚合物与金属盐的配比，可以得到不同性质的高 分子表面金属层。
❖ 应该指出的是：（1）火焰处理提高高分子材 料的表面能具有暂时性，所以处理完以后必 须在20min 内完成印刷和喷涂作业，否则处 理效果会很快下降；
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5.2 火焰处理与热处理
❖ 热处理是将高分子材料暴露在约500℃热空气 中。热处理一般有三个方面的作用。
❖ 一是使材料表面吸附的物质解吸附，提高材 料表面能;
❖ 它可以进行任意元素的掺杂，且注入离子的 能量和剂量也可以任意选择，不受化学方法 中某些条件的限制。
❖ 因此，能迅速改变材料的组分和结构，导致 材料的化学和物理性能的改变。
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5.4.2 离子注入改性的机理
❖ 离子注入的对材料结构的影响有三个方面： ❖ （1）大分子链被打断成为活性自由基，自由基之
❖ 二是使材料表面氧化产生极性基团; ❖ 三是诱导材料结晶使材料表面粗糙化。聚乙
烯经热空气处理后，表面上被引进羰基、羧 基和某些胺基，也生成某些烃类的过氧化物， 从而获得可润湿性和黏结性。
13
5.3 高分子材料的表面金属化
❖ 随着高分子材料的应用领域越来越广，人 们对高分子材料的要求也越来越高。
❖ 在家电、汽车等行业的应用中人们对高分 子材料的美观性和功能性提出了更高的要 求，满足这些要求的重要手段之一就是将 高分子材料的表面加以金属化。
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5.3.1.1化学镀
❖ 气相沉积法是把材料放在高温真空容器中把要沉 淀的金属制成靶体或易挥发的物质通过物理或化 学方法把金属沉积在基体表面形成化学镀所需的 活化层。
❖ 气相沉积法制成的活性镀层与基体结合紧密，导 致镀层金属与基体的结合也非常优良。
❖ 但此法设备昂贵，要求基体有很好的耐高温性， 所以去其在高分子材料金属化中应用受限。
❖ (4) 不受高分子材料尺寸限制，是应用前景很广的技术之 一。
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5.3.2金属化干法技术
金属化干法技术主要有真空蒸镀，金属转移镀等。
5.3.2.1真空蒸镀
❖ 真空蒸镀是在1.3×10 -2～1.3×10-3Pa的真空中加 热金属材料，使它在极短时间内熔融、蒸发，蒸发 了的金属材料分子沉积在高分子材料表面形成镀膜 层。
乙烯、二甲基甲酰胺、二甲亚砜、N-甲基吡咯烷酮、
二甲基乙酰胺、水等；还原剂有Fe粉、金属钠、朊 内镍、硼氢化钠、H2等。具体工艺过程见图4-5。
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5.3.1.3 高分子表面金属化新技术
图5-6两种金属盐与高分子的络台物结构
25
5.3.1.3 高分子表面金属化新技术
❖ 电镀、化学镀、真空镀等表面技术对材料表面进行金属化 时，需要先进行一系列表面处理，如机械粗加工、化学处 理、浸蚀加工、敏化、激活等。
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5.3.1.1化学镀