高聚物的表面与界面PDF电子书下载

第一章 绪论 吴人洁 1

1.1 材料表面与界面研究的重要性 1

1.1.1 金属与无机非金属材料表面与界面研究的重要性 1

1.1.2 高聚物以及以高聚物为基体的复合材料表面和界面研究的重要性 2

1.2 高聚物表面与界面的基础和应用研究概况 2

1.2.1 高聚物的表面能及粘接行为 2

1.2.2 高聚物表面摩擦与磨损 2

1.2.3 高聚物表面带电行为 3

1.2.4 高聚物表面对其力学性能的影响 3

1.2.5 高聚物多相体系的界面对其力学性能的影响 3

1.2.6 环境对高聚物表面与界面的影响 3

1.3 高聚物表面与界面的表征 4

1.3.1 表面分析的常规方法 4

1.3.2 现代分析技术用于高聚物表面与界面的研究 4

1.3.3 表征高聚物表面与界面的新方法 4

1.4.3 用涂层法改善高聚物的表面性能的研究 5

1.4.2 L-B高聚物膜材料的研究 5

1.4.4 研究高聚物的界面行为及其应用价值 5

1.4.1 生物医学高聚物表面的研究 5

1.4 高聚物表面与界面研究的新课题 5

参考文献 6

第二章 高聚物的表面张力与界面张力 孙慕瑾 7

2.1 表面张力与分子间的作用力 7

2.2 表面张力的热力学定义 8

2.3.2 分离方法 9

2.3.1 毛细管上升法 9

前言 9

2.3 液体的表面张力测定方法 9

2.3.3 Wilhelmy板法 12

2.3.4 最大泡压法 13

2.3.5 滴型方法 13

2.4 表面张力与温度的关系 16

2.5 相变对表面张力的影响 18

2.6 高聚物的分子量及密度与表面张力的关系 20

2.7 结构对表面张力的影响 24

2.8 表面形态对表面张力的影响 25

2.9 二元体系的表面张力 26

2.9.1 共聚与共混体系 26

2.9.2 添加剂的影响 27

2.10 高聚物固体的表面张力 27

2.10.1 实验测定方法 28

2.10.2 理论计算 31

2.11 界面张力 38

2.11.1 粘附功和内聚能 38

2.11.2 界面张力的理论计算 39

2.11.3 温度对界面张力的影响 43

2.11.4 极性对界面张力的影响 44

2.11.5 添加物对界面张力的影响 45

参考文献 45

3.2.1 浸润吸附理论 47

3.2 界面粘结理论 47

第三章 高聚物的表面能与粘结 孙慕瑾 47

3.1 粘结界面的作用力与粘结强度 47

3.2.2 化学键理论 48

3.2.3 扩散理论 49

3.2.4 电子(静电)理论 50

3.2.5 弱边界层(WBL)理论 51

3.2.6 机械联结理论 51

3.3 表面自由能与粘结 51

3.3.1 最佳粘结的根据 51

3.3.2 表面自由能 54

3.4 表面改性与粘结 54

3.4.1 表面状况对粘结的影响 55

3.4.2 表面改性法 56

3.5 环境对粘结的影响 58

3.5.1 水的影响 58

3.5.2 应力存在的影响 60

3.5.3 电化腐蚀的影响 61

3.5.4 其它影响因素 62

3.5.5 改善粘结接头抗环境影响的途径 62

参考文献 63

第四章 高聚物表面红外光谱研究 陈传正 64

4.1 概述 64

4.2 红外探测研究方法及试样制备 64

4.2.1 透射光谱法 65

4.2.2 表面研磨法 65

4.2.3 反射-吸收光谱法 65

4.2.4 内反射光谱法 66

4.2.5 漫反射光谱法 68

4.3 用于高聚物表面研究的实例 69

4.3.1 高聚物薄膜表面上的添加剂 70

4.3.2 溶剂的浸蚀作用 70

4.3.3 聚丙烯表面取向作用的测定 71

4.3.4 吸附水的Kevlar纤维漫反射光谱研究 73

4.4 内反射光谱法研究高聚物的表面反应 74

4.4.1 聚乙烯的表面氧化 74

4.4.2 薄膜表面发生的化学反应 77

4.4.3 高聚物表面的光化学反应 78

4.5 光声光谱法研究高聚物表面 81

4.5.1 光声光谱法的基本原理 81

4.5.2 光声光谱的测试技术 82

4.5.3 光声光谱法在高聚物表面分析中的应用 83

参考文献 87

第五章 应用X射线光电子能谱(XPS)研究高聚物表面 笪有仙 89

5.1 概述 89

5.2 基本原理 89

5.2.1 光电子的产生和接受 89

5.2.2 定量分析 91

5.2.3 价态和结构分析 91

5.3.2 现代的表面分析能谱商品仪器 96

5.3 电子能谱仪的概况 96

5.3.1 电子能谱仪的主要性能指标 96

5.4 XPS 在高聚物表面结构研究中的应用 97

5.4.1 高聚物的XPS谱图 97

5.4.2 高聚物的价态和结构分析 97

5.4.3 高聚物材料中电子平均自由程与动能的关系 98

5.4.4 样品制备 99

5.4.5 能量参考标准 100

5.4.6 高聚物表面带电及其处理 101

5.5 绝对结合能和相对结合能以及相对峰强度得出的信息 101

5.5.1 均聚物 101

5.5.2 共聚物 111

5.5.3 交联高聚物 113

5.5.4 高聚物价带 117

5.6 应用XPS研究粘结界面 118

5.6.1 粘结界面的相互作用 118

5.6.2 偶联剂的偶联作用 121

5.6.3 粘结点破坏区域的确定 122

5.6.4 粘结点湿热老化破坏机理 123

5.6.5 表面改性与粘结 124

5.7 应用XPS研究特种表面 128

5.7.1 高聚物的表面改性 128

5.7.2 高聚物的添加剂扩散 133

5.7.3 高聚物的大气老化 133

参考文献 134

第六章 扫描电镜在高聚物表面研究中的应用 陈寿？ 136

6.1 扫描电镜的原理 136

6.1.1 电子与物质的相互作用 136

6.1.2 扫描电镜的成象原理 136

6.1.3 扫描电镜的分辨率和放大倍数 138

6.2 扫描电镜的构造 139

6.2.1 电子光学系统 139

6.3 扫描电镜试样的制备 140

6.2.2 图象信号检测显示系统 140

6.3.1 化学刻蚀法(包括溶剂和酸刻蚀) 141

6.3.2 离子刻蚀法 142

6.3.3 金属涂层 142

6.4 扫描电镜研究高聚物表面结构 144

6.4.1 纤维表面形态 144

6.4.2 结晶高聚物的形态结构 145

6.4.3 高分子微孔膜 146

6.4.4 高分子复合材料 146

参考文献 148

第七章 高聚物表面的缺陷及其对整体断裂的影响 卜端红 150

7.1 引言 150

7.2 高聚物断裂的力学描述 150

7.2.1 Griffith的能量平衡概念 150

7.2.2 Irwin-Orowan的修正 151

7.2.3 高聚物断裂理论 151

7.2.4 有表面缺陷的高聚物的断裂 152

7.3 高聚物的表面缺陷 155

7.4 环境对高聚物表面缺陷的影响 158

7.5 高聚物表面缺陷的防止措施 167

7.5.1 分子结构方面 168

7.5.2 加工成型方面 168

7.5.3 改性 169

7.5.4 物理防护方法 170

7.5.5 添加防老剂 170

参考文献 170

第八章 高聚物表面改性 笪有仙 173

8.1 高聚物表面改性概述 173

8.2 化学改性 173

8.2.1 含氟高聚物 173

8.2.2 聚烷烯烃 173

8.5 辐照改性 174

8.4 表面接技改性 174

8.3 光化学改性 174

8.2.4 橡胶 174

8.2.3 聚酯与聚醚 174

8.6 等离子体表面改性 175

8.6.1 等离子体聚合 175

8.6.2 等离子体表面处理 176

参考文献 186

第九章 高聚物的表面光降解和光聚合 胡兴洲 188

9.1 高聚物的表面光降解 188

9.1.1 高聚物表面光降解的重要性 188

9.1.2 高聚物表面光降解的研究方法 189

9.1.3 表面光降解研究的几个典型例子 191

9.2 高聚物的表面光聚合 200

9.2.1 高聚物表面光接枝聚合的机理 200

9.2.2 高聚物表面光接枝聚合的方法 204

9.2.3 高聚物表面光接枝聚合的应用 206

参考文献 207

第十章 高聚物表面的带电行为 吴人洁 209

10.1 引言 210

10.2 高聚物表面带电行为的基础概念 210

10.2.1 高聚物表面的电子性能 210

10.2.2 高聚物表面的接触带电行为 211

10.2.3 表面电荷进入本体的衰减 212

10.2.4 沿着高聚物表面运动的电荷 213

10.3 高聚物表面静电和抗静电剂的效果 215

10.3.1 在高聚物表面上静电的形成 215

10.3.2 抗静电剂及其添加到塑料中的效果 216

10.4 高聚物纤维织物表面的静电 218

10.4.1 高聚物纤维及其织物表面的静电行为 218

10.4.2 纤维抗静电的措施与效果 219

10.4.3 衣服上的静电荷及其危害 219

10.5 高聚物表面静电性能的测试方法及其测试结果 221

10.5.1 高聚物表面静电电荷的测定 221

参考文献 225

10.5.2 人体向接地导体发出火花最低引燃条件的测定 225

第十一章 高聚物的摩擦与磨损 胡廷永 226

11.1 高聚物的摩擦理论 226

11.1.1 概述 226

11.1.2 变形摩擦(刨犁摩擦) 226

11.1.3 粘着摩擦(界面摩擦) 229

11.1.4 温度、速度、负荷与环境对摩擦的影响 231

11.2 高聚物的磨损理论 234

11.2.1 概述 234

11.2.2 粘着磨损 234

11.2.3 磨粒磨损 235

11.2.4 疲劳磨损 236

11.2.5 负荷、温度与速度对稳态磨损速率的影响 240

11.3 高聚物摩擦与磨损的控制 240

11.3.1 本体结构的设计 240

11.3.2 表面改性 243

11.3.3 复合技术 244

11.4 磨损的表征与量度 249

11.4.1 磨损试验概述 249

11.4.2 磨损试验机与试验条件 250

11.4.3 磨损及其它摩擦学特性的测定 252

11.4.4 磨损表面形貌的表征 252

11.4.5 摩损表面化学的研究 253

参考文献 254

第十二章 高聚物共混体系的界面 吴人洁 255

12.1 引言 255

12.2 高聚物共混体系的界面理论 256

12.2.1 高聚物共混体系的界面热力学 256

12.2.2 高聚物共混体系界面的实验结果与理论的对照 258

12.3 在高聚物共混体系界面上的扩散现象 261

12.4.1 嵌段和接枝共聚物能改善共混体系界面活性的依据 263

12.4.2 增容剂的基本考虑 263

12.4 高聚物共混体系的增容剂及其作用 263

12.4.3 加入增容剂后对共混体系形貌的改变及其理论 265

12.5 改善界面相容性对高聚物共混体系力学性质的影响 269

12.5.1 分散型共混体系 269

12.5.2 叠层型共混体系 272

参考文献 272

第十三章 高聚物基复合材料界面 孙慕瑾 274

13.1 引言 274

13.2 纤维增强剂的表面处理 274

13.2.1 玻璃纤维的表面改性 274

13.2.2 碳纤维的表面改性 280

13.3 纤维表面性能的表征 284

13.3.1 纤维的比表面测定 284

13.3.2 表面能及浸润性的测定 285

13.3.3 表面的组成及基团的测定 290

13.4.1 纤维表面晶体大小对界面粘合强度的影响 293

13.4 界面粘合 293

13.4.2 纤维的比表面对复合材料界面粘合强度的影响 294

13.4.3 浸润性对界面粘合强度的影响 295

13.4.4 界面反应性对界面粘合强度的影响 296

13.4.5 残余应力对界面粘合强度的影响 296

13.6 界面粘合理论 298

13.5.5 水进入孔隙形成微水袋产生渗透压导致界面脱粘破坏 298

13.5.4 水溶胀树脂导致界面脱粘破坏 298

13.5.3 水对树脂的降解作用 298

13.5.2 水对玻璃纤维表面的化学腐蚀作用 298

13.5.1 水的浸入 298

13.5 水对复合材料及界面的破坏作用 298

13.7 复合材料界面层及其对性能的影响 299

13.7.1 界面层 299

13.7.2 界面层对复合材料性能的影响 299

13.7.3 界面层的结构性能测定 301

参考文献 302