等离子体构造聚合物纳米线超疏水性表面研究

论文摘要

本论文采用射频容性耦合模式氧等离子体在聚丙烯(PP)表面蚀刻纳米线,从而制备超疏水表面,并对其润湿性能的老化过程进行研究。等离子体改性聚丙烯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,X射线光电子能谱(XPS),扫描电子显微镜(SEM)表征。200 W 10 min射频容性耦合氧等离子体蚀刻聚丙烯样品表面,在扫描电子显微镜(SEM)照片中可以清晰看到样品表面的纳米线结构。处理15 min,20 min的样品表面纳米线结构更加清晰,细致,密度也更大。200 W 1min射频容性耦合氧等离子体处理聚丙烯样品表面在20℃,60℃,90℃下老化过程中均展现了疏水性回复过程,老化24 hr时,样品仍保持了亲水性的改性效果。200 W 5 min射频容性耦合氧等离子体处理聚丙烯样品表面在20℃下老化过程中改性得到的亲水性逐步减弱,随老化时间的增加,样品展现了疏水性过回复过程,老化24hr时,样品仍保持了亲水性的改性效果。在60℃和90℃老化温度下,随老化时间的增加,样品展现了疏水性过回复过程,老化24h后样品表面超过了原始试样的疏水性能。200 W 10min 15min 20min射频容性耦合氧等离子体处理聚丙烯样品表面在20℃下老化过程中改性得到的亲水性逐步减弱,随老化时间的增加,样品展现了疏水性过回复过程,老化24 hr时,样品仍保持了亲水性的改性效果。在60℃和90℃老化温度下,随老化时间的增加,样品展现了急剧的疏水性过回复过程,均能显现超疏水性。并对超疏水表面的粘附性进行了测试。通过X射线光电子能谱(XPS)得到射频容性耦合模式氧等离子体在聚丙烯表面个元素的原子百分比。随着处理时间的增加,试样表面氧元素比例增加。这是由于氧等离子体轰击材料表面引入含氧的极性官能团。高温老化与低温老化相比,氧元素比例下降,碳元素的比例增加。这是由于高温有利于含氧的极性官能团向基体内部转移和基体内的非极性官能团向基体表面扩散。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 超疏水表面
• 1.1.1 自然界中的超疏水现象
• 1.1.2 仿生学制备超疏水表面研究
• 1.2 聚合物纳米线结构及制备方法
• 1.3 本实验研究目的及内容
• 第二章 实验装置、样品制备及分析方法
• 2.1 实验装置
• 2.2 样品制备
• 2.3 分析方法
• 2.3.1 接触角测量
• 2.3.2 形貌分析
• 2.3.3 化学成分分析
• 第三章 实验结果分析和讨论
• 3.1 射频容性耦合氧等离子体处理聚丙烯制备纳米线结构
• 3.2 聚丙烯表面润湿性研究
• 3.2.1 氧等离子体处理聚丙烯不同时间表面静态接触角实时测量
• 3.2.2 老化温度对聚丙烯表面润湿性的影响
• 3.3 超疏水表面的滚动角测试
• 3.4 射频容性耦合氧等离子体处理聚丙烯表面成分分析
• 3.5 讨论
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢