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等离子体聚合氟碳膜对聚丙烯表面纳米织构及其性能的影响

发布时间:2021-04-07 19:31
  低反射率、抗水滴撞击、超疏水等多功能表面被广泛应用于航天航空,光学等领域。等离子体刻蚀制备纳米结构并与沉积氟碳膜相结合,是制备低反射率、抗水滴撞击等功能化表面的有效手段之一。本实验通过氧气刻蚀和氟碳膜沉积改性工艺在聚丙烯(PP)表面制备不同纳米结构。其中氧气处理10 min,氟碳膜沉积1-20 min。利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)、紫外可见分光光度计(UV-Vis)等分析表征方法,对不同氟碳膜沉积时间下的聚丙烯表面的纳米结构的形成过程及机制、化学成分、表面液滴蒸发过程、表面抗水滴撞击和抗反射性能进行分析与研究。研究结果表明,经SEM显示,氧气刻蚀后PP表面出现纳米织构,沉积氟碳膜后,纳米织构演变为纳米柱结构。随氟碳膜沉积时间的增加,由于鞘层中离子溅射作用,降低纳米柱侧面的等离子体聚合物沉积速率,使得纳米柱状在氟碳膜沉积20 min后进一步转变为纳米锥状结构。XPS分析表明,氟碳膜沉积时间引发F含量增加但是对PP表面氟碳膜的C1s组分及相对含量无影响。在纳米柱和纳米锥结构表面,蒸发温度不影响水滴的蒸发状态,水滴状态均从低粘附性Cassie态向高粘附性Wenze... 

【文章来源】:大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】:60 页

【学位级别】:硕士

【部分图文】:

等离子体聚合氟碳膜对聚丙烯表面纳米织构及其性能的影响


无模板下制各微纳米结构111]

示意图,等离子体聚合,单体,聚合物


的变化综合控制,在低压下,活性粒子之间的平均自由程对沉积均匀的氟碳要的,低压也可以增加等离子体与基体材料表面的交互作用l2M6]。沉积速率动速率成正比例,增加单体的流动速率会降低等离子体中单体反应驻留时间,速率降低,此外单体流动速率的增加也会增加反应腔室的压强,影响沉积薄。聚合物薄膜的沉积速率与输入功率在沉积速率达到最大之前,两者成正随着沉积功率的继续增加,沉积速率几乎没有发生较大的变化,沉积速率达体与系列反应之间能量达到平衡。基体温度的升高会降低等离子体聚积速率,在髙温下,单体的髙度碎裂会增加沉积聚合物的交联和支化,沉积化??离子体在聚合物上聚合沉积是气-固反应过程,不使用化学试剂,比化学方法艺操作过程简单,对基体材料的本体不产生影响,较传统的聚合时可以制备膜如图1.3[27],也不会由于溶剂的存在造成涂层不纯净而导致材料的不稳定??离子体聚合会改变聚合物表面形貌与结构等变化,导致表面亲水/疏水性能,能等发生变化。??Monomer

透射率,反射率,超疏水,平坦表面


Fig.?1.11?Reflectance?(a)?and?transmittance?(b)?spectra?in?the?300-800?nm?range?for?PS?native?and?those??processed?with?the?CF4?etching/C4Fs?deposition?procedure?at?different?etching?duration??1.3等离子体纳米织构化聚合物表面性能研究??1.3.1纳米织构表面超疏水性??由于表面抗腐蚀,抗水滴撞击,自清洁,油水分离等性能的广泛应用固体表??面的润湿性起着非常重要的作用。静态接触角大于150°并且滚动角度小于10°的表面称??之为超疏水表面[41]。超疏水的表面需要具备低表面能和一定的粗糙度两个条件。??Young方程(方程1.1)可以预测平坦表面上液体与固体接触时的接触角,适用于光滑??且化学成分均匀的平坦表面[42]。??cos0=(YSV-YSL)/YLV?(11)??其中YSV为气体与固体界面张力,YSIj为固-液界面张力,Y!^为液气界面张力。??然而Wenzel模型_和Cassie-Baxter模型_提出了粗糙表面上的润湿行为。在??Wenzel状态中,液体与固体表面完全接触并完全渗透于粗糙结构内部(图1.12中的(c)??图)。这就意味着粗糙的固体表面比光滑的表面具有较大的表面积,所以杨氏方程被??

【参考文献】:
期刊论文
[1]超疏水材料表面液—气界面的稳定性及演化规律[J]. 吕鹏宇,薛亚辉,段慧玲.  力学进展. 2016(00)
[2]氧等离子体改性聚乙烯表面的疏水性过回复机制[J]. 李昱鹏,张志超,李声耀,石伟,雷明凯.  高等学校化学学报. 2014(08)

硕士论文
[1]等离子体纳米织构化聚乙烯超疏水表面水滴撞击性能研究[D]. 王嘉雨.大连理工大学 2015



本文编号:3124058

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