材料表面改性技术

聚四氟乙烯等离子体表面改性

1、前言

1938 年美国杜邦公司的研究人员Roy Plunkett 在尝试制作新的氟化合物制冷剂时意外发现了聚四氟乙烯[1]。聚四氟乙烯(PTFE)是一种具有优异综合性能的特种工程塑料，有“塑料王”的美誉。聚四氟乙烯(PTFE)分子结构中，以碳原子为骨架，周围被氟原子覆盖。由于C-F 键的键能很大，而且分子结构又完全对称，这使其具有极好的耐热、耐寒性(使用温度-250~260℃)；极好的耐化学腐蚀性，不溶解或溶胀于任何已知溶剂中，即使在高温下王水对其也不能起作用；优异的电绝缘性；突出的不粘性，几乎所有的黏性物质都不能黏附在其表面；独特的自润滑性及低摩擦系数等一系列优异的综合性能[2]。聚四氟乙烯因为其独特的性能在军事领域得到重要应用，然后又逐渐拓展到生产和生活领域。目前已经在航空航天、石油化工、建筑、轻纺、机械、电子、环保、医学等领域得到普遍应用，并日益深入到人们的日常生活中[3]。

虽然聚四氟乙烯有诸多的优点，但是由于该材料表面能很低(临界表面张力1.8 mN/m)，表面疏水性极高(与水的接触角超过100°)。这种极低的表面活性和不粘性严重影响了PTFE在粘接、印染、生物相容等方面的应用，特别是限制了聚四氟乙烯薄膜与其他材料的复合[4]。为了提高聚四氟乙烯的表面润湿性能，使它可与其他材料粘接、复合，必须对PTFE进行表面亲水改性。目前，对聚四氟乙烯改性的方法主要有聚四氟乙烯、等离子法、辐射接枝法、激光处理法、离子束注入法、高温熔融法、电解还原法、力化学处理法等，本文主要介绍等离子法改性技术。

2、聚四氟乙烯表面能低的原因

聚四氟乙烯表面能低主要有以下几方面的原因：

(1)碳氟键稳定性好，其键能可达485.3kJ/mol；

(2)分子结构高度对称，结晶度高；

(3)不含活性基团，导致材料表面疏水性极高；

(4)PTFE的溶度参数很小，与其他物质的黏附性也很小。

3、低温等离子法

给物质施加高温或通过加速电子、加速离子等方式给物质提供能量，中性的物质被电离成大量带电粒子(电子、离子)和中性粒子组成的混合状态称为等离子体。等离子体整体呈电中性，它是除固态、液态、气态外的物质第四种状态。

在所产生的等离子体中，当电子温度与离子温度及气体温度相等时，该等离子体称为平衡等离子体或高温等离子体；当电子温度远高于离子温度和气体温度时，该等离子体为非平衡等离子体或低温等离子体。目前，用于材料表面改性的主要是低温等离子体[5-6]。

在材料表面改性中，主要是利用低温等离子体轰击材料表面，使材料表面分子的化学键被打开，并与等离子体中的自由基结合，在材料表面形成极性基团。由于表面增加了大量的极性基团，从而能显著地提高材料表面的粘接性能、印刷性能、染色性能等。低温等离子体的能量一般为几到几十电子伏特(电子0～20 eV，离子0～2 eV，亚稳态离子0—20 eV，紫外光/可见光3—40 eV)，而聚四氟乙烯中C—F键键能为4.4 eV，C—C键键能为3.4 eV。由此可见，低温等离子体的能量高于这些化学键的能量，足以使PTFE表面的分子键断裂，发生刻蚀、交联、接枝等一系列物理化学反应[7-8]。

低温等离子体表面改性按改性方式可分为低温等离子体表面处理改性、低温等离子体预处理引发表面接枝及沉积改性及低温等离子体表面聚合改性三类。3.1 低温等离子体表面处理

低温等离子体表面处理是利用各种非聚合性气体(舡、He、O：、N2、NH，、空气等)放电，产生相应等离子体对PTFE表面进行活化和功能化，改善表面亲水性能。

王琛等[9]研究了Ar等离子体对胛FE薄膜表面亲水性的影响，结果表明，PTFE薄膜表面与水的接触角由处理前的108°降低到58.5°，降低了约45％，处理效果明显；XPS分析表明，等离子处理后，PTFE膜表面引入了含氧基团，氧原子摩尔分数达到5.2％，推断胛FE膜表面的含氧结构为C—O—C、C—O—C或O—C—O等。Baumgartner等[10]以NH3为等离子气体，对纯PTFE试样进行处理，结果表明，处理15s后，材料剪切粘接强度达最大值3.5N/mm2。比处理前的0.25 N/mm2提高14倍。

3.2低温等离子体预处理引发表面接枝及沉积

低温等离子体预处理PTFE表面接枝及沉积改性，其主要过程为胛FE经低温等离子体预处理后，与活性单体混合，在引发剂、热、紫外光等作用下引发材料表面接枝共聚及沉积。此法处理效果的持久性优于单纯的低温等离子体表面处理。

游利锋等[11]副利用氩等离子体预处理PTFE薄膜，经空气氧化后接枝AA，考察了不同处理条件和接枝条件对PTFE膜接枝率的影响，并对其改性前后的亲水性进行了比较。研究表明，PTFE膜在放电功率为100 W、放电时间为100 s、Ar气体流量为20cm3/min和接枝反应温度为60℃、时间为6 h、AA体积分数10％的条件下，接枝率为10.565μg/cm，接枝效果最佳。PTFE膜改性后接触角由110°降至60°左右，亲水性大幅提高。Wu Shaoyu等[12]先将乙烯基咪唑接枝到经等离子体预处理过的PTFE上，然后将该接枝改性的PTFE再经Ar等离子体处理，并接枝GMA。他们还将AM先接枝到预处理过的PTFE上，然后再用Ar等离子体处理后接枝GMA，完成双倍接枝。结果表明，当采用单倍接枝(只接枝GMA)再蒸镀铜时，其T型剥离强度为6 N/cm；而采用双倍接枝再蒸镀铜时，其剥离强度(15 N/cm)明显增加，是仅经等离子体处理的PTFE的10倍。

3.3低温等离子体表面聚合

等离子体聚合是一种用等离子体使气体分子聚合的方法，它利用放电把有机类气态单体等离子体化，使其产生各类活性种，由这些活性种之间或活性种与单体之间进行加成反应形成聚合膜。等离子体聚合不要求单体有不饱和单元，也不要求含有两个以上的特征官能团，在常规情况下不能进行的或难以进行的聚合反应，在此体系中变得易于聚合而且聚合速度可以很。

刘晓东等[13]引利用丙烯醇等离子体聚合对PTFE膜表面进行处理，制备了PTFE亲水复合膜。结果显示，材料表面能从处理前的0.0226 N/m，迅速上升到0.0591 N/m，并可保持较好的稳定性。Chen Yang等[14]在PTFE表面等离子体聚合了一层PE膜，又在PE上接枝了AA，改善了PTFE表面的亲水性能。

4、等离子体法的优缺点

4.1低温等离子体表面改性具有以下明显优点：

(1)处理温度低，处理时间短，节约能耗，可缩短工艺流程；

(2)处理过程中不使用酸碱等化工原料，避免了高温潮湿的生产环境；

(3)处理深度仅为数百埃到几纳米，不影响基体的固有性质；

(4)处理过程属于干法处理，可大幅降低水资源消耗，对节约水资源有重要的社会经济意义；

(5)处理过程中无三废排放，既保护了环境，又节约了企业的治污费用，符合国家的环保政策；

(6)可采用不同的气体介质进行处理，对材料最终的表面化学结构和性质有较好的可控性。

4.2 当前存在的缺点：

(1)等离子体与材料表面的作用机理并不明确。

(2)等离子体处理效果的不统一。

(3)测试手段有待改进。

5、结语

聚四氟乙烯作为特种工程塑料，在各个方面发挥着越来越重要的作用。我国是聚四氟乙烯的主要生产国之一，但是在表面改性方面与国外差距很大。我国相关企业应加强与高校及科研院所的合作，大力发展低温等离子法表面改性聚四氟乙烯的相关技术，提高产品使用范围及附加值，保障我国聚四氟乙烯工业快速发展。

参考文献

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含氟高分子生物材料的表面改性研究进展

第38卷第10期2010年10月化 工 新 型 材 料N EW CH EM ICAL M A T ERIA L S Vo l 38No 10 21 作者简介:文晓文(1985-),女,在读硕士研究生,研究方向为含氟功能高分子材料。联系人:张永明,教授,博士生导师。 含氟高分子生物材料的表面改性研究进展 文晓文 李 虹 艾 飞 陈 欢 张永明* (上海交通大学化学化工学院,上海200240) 摘 要 含氟高分子材料因具有优异的稳定性和物理机械性能而成为目前研究和应用广泛的医用生物材料,但是,生物相容性的不足影响和限制了其作为体内长期植入材料的应用。因此,提高含氟高分子材料的生物相容性,尤其是通过表面改性的方法提高其生物相容性是一项有意义的研究课题。分别从改性手段和改性物质两方面综述了近年来国内外含氟高分子生物材料表面改性的研究发展。 关键词 含氟高分子材料,表面改性,生物相容性 Surface modification of fluoropolymer biomaterials Wen Xiao w en Li H o ng Ai Fei Chen H uan Zhang Yongming (Shang hai Jiao T ong U niv ersity ,Shanghai 200240) Abstract Fluoro po ly mer is w idely used as biomedical mater ials due to its o ut standing mechanical pr operty ,chemi cal st abilit y and biolog ical inertness.H owev er,the biocompatibility of fluor opolymer is not satisfied when it is used as lo ng term implant biomedical mater ial.T herefor e,to impro ve t he fluor opolymer s bio compatibility via differ ent strateg ies,especially via surface modificatio n is of sig nificant impo rtance.Recent prog r esses in surface mo dificatio n on fluor opolymers wer e review ed and wer e detailed illustr ated in tw o aspects including t he mo dif ication methods and modifier s. Key words fluor opolymer ,surface modificatio n,biocompatibilit y 含氟高分子材料具有优良的机械性能和化学稳定性,因而成为高分子生物材料中的研究热点。在现有的医用材料中,含氟高分子材料已被广泛应用于人造血管、组织充填物、人造血液、载药体、眼科修复,超声核磁检测等方面[1 3]。总体而言,含氟高分子材料无毒无害,表面能低,所制成的材料在体内呈现惰性,不被生物降解也不引起严重生理反应。但是,现有含氟高分子材料的生物相容性还不能完全令人满意。为了解决这一难题,以含氟高分子材料为基质材料,通过合适的表面改性手段,既保留了含氟材料本体的优点,又赋予其表面更好的生物相容性和特殊功能,可以获得具有理想性能的生物材料[4]。 Kang E T [5] 曾详细介绍了基于分子设计的氟材料表面改 性,但对含氟高分子生物材料研究还比较少。由于含氟材料特殊的表面性能和化学稳定性,对其进行表面改性较一般材料困难,可行方法有限。本文综述了含氟高分子生物材料的表面改性研究概况,并就改性手段和改性物质两方面进行简要介绍。 1 含氟高分子生物材料的改性手段 从改性手段上,主要分为物理吸附法和化学接枝法。物理吸附最为简便也最早使用。例如,可将一次性手术用品直接浸泡肝素溶液,在其表面形成肝素涂层,可以减少使用时与血液接触产生的凝血和不良反应,但失效快,只限临时使用[1]。与物理吸附相比,化学接枝法更为有效,可控性强,稳 定性好,可构建具有生物活性的分子结构,从而达到改变材料生物相容性的目的,目前应用较多。化学接枝法包括等离子 法、辐射法、臭氧活化法、表面A T R P 法、化学试剂法、偶联剂法等,其中前四种较为常用。 1 1 等离子体法 等离子体法是目前使用最广泛的方法。等离子体是电子、离子、自由基、紫外线等的集合体,它能在材料表面引起化学反应和聚合反应。等离子法在材料表面进行接枝聚合主要包括两步:(1)在材料表面引入活性基团;(2)单体在活性基团上开始聚合。T u C Y 等[6]用氧气等离子处理膨体四氟乙烯(eP T F E)表面,将处理后的材料浸入单体溶液进行表面接枝聚合,成功地在表面接枝聚丙烯酰胺,改变了ePT F E 的表面性能,提高了细胞与表面的结合能力。 Zou X P 等[7]通过等离子体法将甲基丙烯酸聚乙二醇酯(P EGM A )接枝到聚四氟乙烯(P T F E)表面:预先将PT F E 表面进行氢气等离子处理,再利用氩气等离子引发PEG M A 在该表面接枝聚合,可以通过控制氩气等离子的射频电源功率和辉光放电时间来控制表面接枝密度。蛋白吸附实验证明,通过表面接枝PEG M A ,可有效降低PT FE 表面对蛋白质的吸附从而提高生物相容性,如图1所示。 K onig U 等[8]用水等离子体处理PT FE 膜,产生自由基,然后进行丙烯酸气相表面接枝反应,在P T FE 膜表面形成稳定均相的聚丙烯酸层,厚度约70nm,用于固定蛋白质。Ko nig U [9]还研究了几种常用等离子体对PT F E 表面的处理效果,结

材料表面的硅烷化改性

实验64 材料表面的硅烷化改性 一．实验目的 1.利用硅烷偶联剂改性有机或无机材料。 2.制备无机-有机杂化粉体或薄膜材料。 二．实验原理 很多纳米材料都是重要的无机化工产品，是橡胶.塑料.油漆.油墨.造纸.农药及牙膏等行业不可缺少的优良原料。以SiO2纳米颗粒为例，纯粹制备的SiO2颗粒表面上存在着大量的羟基基团，呈极性.亲水性强，众多的颗粒相互联结成链状，链状结构彼此又以氢键相互作用，形成由聚集体组成的立体网状结构，在这种立体网状结构中分子间作用力很强，应用过程中很难均匀分散在有机聚合物中，颗粒的纳米效应很难发挥出来。如何将纳米SiO2均匀分散在高分子材料中，以提高聚合物材料的各项性能是一个重要的研究方向。 硅烷偶联剂发展至今已有一百多种产品，按Y有机官能团的不同，可分为链系基类硅烷偶联剂.氨基硅烷偶联剂.环氧基类硅烷偶联剂.烷基丙烯酰氧基类硅烷偶联剂及双官能基型硅烷偶联剂等。 硅烷偶联剂处理技术原理简单.操作方便，其与材料表面的作用机理一直是研究的重点，目前关于硅烷在材料表面行为的理论有很多假设，主要有化学键理论.物理吸附理论.表面浸润理论.可逆水解平衡理论和酸碱相互作用理论等。 硅烷偶联剂分子含有两种反应性基团，化学结构可以用X3SiRY来表示，其中，X是可进行水解反应并生成硅烃基(Si-OH)的基团，如卤素.氨基.烷氧基和乙酰氧基等，硅醇基团可和无机物（如无机盐类.硅酸盐.金属及金属氧化物等）发生化学反应，生成稳定的化学键，将硅烷与无机材料连接起来。Y是非水解基团，可与有机基团如乙烯基.氨基.巯基.环氧基等起反应，从而提高硅烷与聚合物的粘连性。R是具有饱和键或不饱和键的碳链，将官能团Y 和Si原子连接起来。因此硅烷偶联剂分子被认为是连接无机材料和有机材料的“分子桥”，能将两种性质悬殊的材料牢固地连接在一起，形成无机相/硅烷偶联剂/有机相的结合形态，从而增加了后续有机涂层与基地材料的结合力。 一般来说，硅烷分子中的两个端基团既能分别参与各自的反应，也能同时起反应。通过适当的控制反应条件，可在不改变Y官能团的前提下取代X官能团，或者在保留X官能团的情况下，使Y官能团改性。若在水性介质中对Y官能团改性，那么X基团同时水解。则硅烷的作用过程依照四步反应模型来解释： ①与硅相连的3个Si-X基团水解成Si-OH; ②Si-OH之间缩合反应，脱水生成Si-OH的低聚硅烷； ③低聚物中的Si-OH与基体表面的-OH形成氢键； ④加热固化过程中发生脱水反应，与基材以共价键连接。 界面上硅烷偶联剂只有一个硅与基材表面键合，剩下两个Si-OH可与其他硅烷中的Si-OH 缩合形成Si-O-Si结构。 常用的硅烷偶联剂主要有; (十二烷基三甲氧基硅烷） （乙烯基三乙氧基硅烷）

表面改性技术在陶瓷材料中的应用

表面改性技术在陶瓷材料中的应用 引言: 材料表面处理是材料表面改性和新材料制备的重要手段,材料表面改性是目前材料科学最活跃的领域之一。传统的表面改性技术,方法有渗氮、阳极氧化、化学气相沉积、物理气相沉积、离子束溅射沉积等。随着人们对材料表面重要性认识的提高,在传统的表面改性技术和方法的基础上,研究了许多用于改善材料表面性能的技术,主要包括两个方面:利用激光束或离子束的高能量在短时间内加热和熔化表面区域,从而形成一些异常的亚稳表面;离子注入或离子束混合技术把原子直接引进表面层中。陶瓷材料多具有离子键和共价键结构,键能高,原子间结合力强,表面自由能低,原子间距小,堆积致密,无自由电子运动。这些特性赋予了陶瓷材料高熔点、高硬度、高刚度、高化学稳定性、高绝缘绝热性能、热导率低、热膨胀系数小、摩擦系数小、无延展性等鲜明的特性。但陶瓷材料同样具有一些致命的弱点,如:塑性变形差,抗热震和抗疲劳性能差,对应力集中和裂纹敏感、质脆以及在高温环境中其强度、抗氧化性能等明显降低等。 正文: 一、陶瓷材料表面改性技术的应用 1.不同添加剂对陶瓷材料性能的影响。 由于陶瓷材料的耐高温特性经常被应用到高温环境中,特别是高温结构 陶瓷,其高温抗氧化性受到人们的关注。Si 3N 4 是一种强共价结合陶瓷,具有高 硬度、高强度、耐磨和耐腐蚀性好的性能。但是没有添加剂的Si 3N 4 几乎不 能烧结,陶瓷材料的高温强度强烈地受材料组成和显微结构的影响,而材料的显微结构特别是晶界相组成是受添加剂影响的,晶界相的组成对高温力学性能的影响极其敏感。对致密氮化硅而言,坯体中的物质传递对材料的氧化起着决定性作用,一般认为,在测试条件下,具有抛物线规律的氮化硅材料,其决定氧化的主要因素取决于晶界的添加剂离子和杂质离子的扩散速率,不同的添加剂对氮化硅陶瓷的氧化行为影响有所不同[1,2,3]。 2．离子注入技术。 离子注入就是用离子化粒子,经过加速和分离的高能量离子束作用于材料表面,使之产生一定厚度的注入层而改变其表面特性。可根据需要选择要注入的元素,并根据工艺条件控制注入元素的浓度分布和注入深度,形成所需要的过饱和固溶体、亚稳相和各种平衡相,以及一般冶金方法无法得到的合金相或金属间化合物,可直接获得马氏体硬化表面,得到所需要的表面结构和性能由于形成的改性表面不受热力学条件的限制(相平衡、固溶度),所以具有独特的优点。离子注入表面处理技术有:金属蒸汽真空弧离子源离子注入,等离子源注入等。在相同的条件下,重离子比轻离子有更强烈的辐射硬化,因此其对抗弯强度的增加更显著;由于单晶的表面缺陷少所以增加效果 更好]7,6[。

材料改性与表面工程

材料改性与表面工程 镁合金被誉为“21世纪最具发展潜力和前途的绿色工程材料”。他是金属结构材料中最轻的一种，镁合金从早期被应用于航空航天工业到目前在汽车材料、光学仪器、电子电信、军工工业等方面的应用有了很大发展。但是镁合金的耐蚀性耐磨性硬度及耐高温性能较差，在某种程度上又制约了镁合金材料的广泛应用。采用冷喷涂技术在镁合金表面喷涂覆盖上一层致密的保护膜，是解决镁合金腐蚀和磨损问题，提高镁合金铸件使用寿命，拓宽镁合金应用范围的关键之一。 1．冷喷涂原理和特点 超音速冷喷涂（简称冷喷涂）是近年发展起来的一种新型涂层制备工艺，常以金属材料（如钛、镍、钨、钴、铜、合金等）[1-5]为喷涂材料进行金属表面改性和功能涂层的制备。 冷喷涂技术[6]就是将经过一定低温预热的高压（1.5～3.5MPa）气体（N2、He 或压缩气体）分两路，一路通过送粉器，携带经预热（100～600℃）的粉末粒子（1～50 m）从轴向送入高速气流中；另一路通过加热器使气体膨胀，提高气流速度（300～1200 m／s），最后两路气流进入喷枪，在其中形成气─固双相流，在完全固态下撞击基体，通过较大的塑性变形而沉积于基体表面形成涂层。在喷涂过程中，喷枪距离为5～30 mm。 冷喷涂实现低温状态下的金属涂层沉积，具有如下主要优点：其一，喷涂粉末在加工过程中工作温度低，几乎无氧化现象，涂层表面组织均匀；其二，涂层密度大、结合强度高；其三，涂层材料适用广泛，可制备硬度大、耐磨性高、强度高的涂层；其四，可以加工具有特殊物理化学性质的涂层；其五，组织稳定；其六，涂层表面具有残余的压应力，使耐疲劳性增加；其七，喷涂粉末可以回收再利用。 2.国内外用冷喷涂技术在镁合金基体上喷涂铝合金涂层的研究现状 Yongshan Tao[7]等人用冷喷涂的方法在AZ91D镁合金表面沉积一层纯铝涂层，发现涂层中存在微米尺寸的裂纹和孔洞，涂层颗粒边界处中形成了新的界面和亚晶相；在质量分数为3.5%的中性NaCl溶液中浸渍后发现涂层的抗点蚀性能比具有相似纯度的铝块好。在浸渍过程中，由于在涂层中存在着相互独立的微米级或纳米级的孔洞而发生了传质现象。在浸渍十天之后，由于涂层致密细颗粒的结构，它仍然可以为AZ91D 镁合金基体提供良好的耐蚀性保护。 他们还在铝粉中加入α-Al2O3作为增强颗粒，发现涂层和纯铝涂层相比有较小的气孔率，由于α-Al2O3在基体上的渗透和侵蚀，涂层和基体之间的结合力也增强；α-Al2O3在铝基体上的捣固和增强作用涂层具

材料表面改性方法

材料表面改性方法 材料表面改性是指不改变材料整体（基体）特性，仅改变材料近表面层的物理、化学特性的表面处理手段，材料表面改性也可以称为材料表面强化处理。 现代材料表面改性目的：是把材料表面与基体看作为一个统一的系统进行设计与改性，以最经济、最有效的方法改变材料近表面层的形态、化学成份和组织结构，赋予新的复合性能，以新型的功能，实现新的工程应用。现代材料表面改性技术就是应用物理、化学、电子学、机械学、材料学的知识,对产品或材料进行处理，赋予材料表面减磨、耐磨、耐蚀、耐热、隔热、抗氧化、防辐射以及声光电磁热等特殊功能的技术。 分类： 1、传统的表面改性技术： 表面热处理：通过对钢件表面的加热、冷却而改变表层力学性能的金属热处理工艺。表面淬火是表面热处理的主要内容，其目的是获得高硬度的表面层和有利的内应力分布，以提高工件的耐磨性能和抗疲劳性能。 表面渗碳：面渗碳处理:将含碳(0.1~0.25)的钢放到碳势高的环境介质中,通过让活性高的碳原子扩散到钢的内部,形成一定厚度的碳含量较高的渗碳层,再经过淬火\回火,使工件的表面层得到碳含量高的M,而心部因碳含量保持原始浓度而得到碳含量低的M,M的硬度主要与其碳含量有关,故经渗碳处理和后续热处理可使工件获得外硬内韧的性能. 2、60年代以来：传统的淬火已由火焰加热发展为高频加热 高频加热设备是采用磁场感应涡流加热原理，利用电流通过线圈产生磁场，当磁场内磁力线通过金属材质时，使锅炉体本身自行高速发热，然后再加热物质，并且能在短时间内达到令人满意的温度。 3、70年代以来： 化学镀：是指在不用外加电流的情况下,在同一溶液中使用还原剂使金属离子在具有催化活性的表面上沉积出金属镀层的方法。 4、近30年来： 热喷涂：热喷涂是指一系列过程，在这些过程中，细微而分散的金属或非金属的涂层材料，以一种熔化或半熔化状态，沉积到一种经过制备

材料改性教学总结

材料改性

浅谈表面改性 摘要：本文主要总结了各种材料的改性及改性剂对其的影响，其中还涉及到各种改性方法及对材料改性的展望。 关键字：表面改性纳米金属 1 引言 表面改性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。表面改性的方法有很多报道，大体上可以归结为:表面化学反应法、表面接枝法、表面复合化法等。 表面改性技术(surface modified technique) 则是采用化学的、物理的方法改变材料或工件表面的化学成分或组织结构以提高机器零件或材料性能的一类热处理技术。它包括化学热处理(渗氮、渗碳、渗金属等);表面涂层(低压等离子喷涂、低压电弧喷涂、激光重熔复合等门薄膜镀层(物理气相沉积、化学气相沉积等)和非金属涂层技术等。这些用以强化零件或材料表面的技术，赋予零件耐高温、防腐蚀、耐磨损、抗疲劳、防辐射、导电、导磁等各种新的特性。使原来在高速、高温、高压、重载、腐蚀介质环境下工作的零件，提高了可靠性、延长了使用寿命，具有很大的经济意义和推广价值。 2表面改性对不同材料性能的影响 2.1 对SF/PP复合材料性能的影响 剑麻纤维（SF）因具有较高的比强度和比模量而成为树脂基体较好的天然纤维增强材料，适用于制备成本低、比模量高和耐冲击的纤维/树脂复合材料。国内常用马来酸酐接枝聚丙烯或有机硅烷为界面相容剂，来提高SF/PP复合材料的力学性能，表面改性可以提高纤维与PP基体的黏合性。使SF/PP复合材料的力学性能和流动性能提高，吸水率下降【1】。 2.2对羟基磷灰石蛋白吸附的影响 羟基磷灰石因为与人体骨组织中的无机组分相近而被广泛应用于有机/ 无机复合物中。但是, HAP 表面具有亲水性, 大多数应用于骨修复的有机材料具有疏水性, 两者的极性差异导致了界面相容性下降, 进而降低复合物的力学性能。克服这一困难最常用的方法

表面改性技术综述

表面改性技术综述 表面改性是指采用某种工艺和手段使材料获得与其基体材料的组织结构性能不同的一种技术。材料经过改性处理之后，既能发挥材料基体的力学性能，又能使材料表面获得各种特殊性能，如耐磨，耐腐蚀，耐高温，合适的射线吸收等。 金属表面改性技术在冶金、机械、电子、建筑、轻工、仪表等各个工业部门乃至农业和人们日常生活中都有着广泛的用途, 其种类繁多。除常用的喷丸强化、表面热处理等传统技术外, 近些年还快速发展了激光、电子和离子等高能束表面处理技术。今后, 随着物理学、材料学等相关学科的迅速发展, 还将不断涌现出新的表面改性技术。尤其是复合表面技术的发展, 有可能获得意想不到的效果。金属表面改性技术的飞速发展和不断创新, 将进一步推动其在工农业生产中的应用, 带来显著的经济效益。 传统的表面改性技术有：表面形变强化、表面热处理、表面化学热处理、离子束表面扩渗处理、高能束表面处理、离子注入表面改性等。 1、喷丸强化 喷丸处理是在受喷材料再结晶温度以下进行的一种冷加工方法, 是将弹丸在很高速度下撞击受喷工件表面而完成的。喷丸可应用于表面清理、光整加工、喷丸成型、喷丸校正、喷丸强化等方面。喷丸强化又称受控喷丸, 不同于一般的喷丸工艺, 要求喷丸过程中严格控制工艺参数, 使工件在受喷后具有预期的表面形貌、表层组织结构和残余应力场, 从而大幅度提高疲劳强度和抗应力腐蚀能力。实施喷丸时, 弹丸由专用的喷丸机籍助压缩空气、高压水流或叶轮, 高速射向零件受喷部位。常用弹丸有球形铸铁丸、铸钢丸和其它非金属材料制成的弹丸。喷丸强化的效果用喷丸强度来表示, 与弹丸种类和形状、碰撞速度和密度、喷射方位和距离、喷丸时间等因素有关。表面喷丸提高金属材料疲劳强度的机理比较复杂, 涉及到塑性变形层(通常为011～018mm 厚) 的组织结构变化(如位错密度、亚晶粒尺寸) 和残余应力的变化。因此, 只有合理控制表面变形层内的变化, 才可能获得预期的喷丸强化效果。 早在20 世纪20 年代, 喷丸强化就应用于汽车工业。目前已成为机械制造等工业部门的一种重要的表面技术, 应用广泛。涉及的材料除普通钢外,还有高强度钢和各种有色金属; 涉及的零件类型有弹簧、轴、齿轮、连杆、叶片、涡轮盘和飞机起落架组成件等。 2、传统表面热处理改性 传统的表面热处理技术可分为表面淬火和化学热处理两大类。它主要用来提高钢件的强度、硬度、耐磨性和疲劳极限。在机械设备中, 许多零件(如齿轮轴、活塞销、曲轴等) 是在冲击载荷及表面磨损条件下工作的。这类零件表面应具有高的硬度和耐磨性, 而心部应具有足够的塑性和韧性。因此, 为满足其使用性能要求, 应进行表面热处理。 ○1表面淬火 表面淬火是把零件的表层迅速加热到淬火温度后快冷, 使零件表面层获得淬火马氏体而心部仍保持未淬火状态的一种淬火方法。表面淬火的目的是使零件获得高硬度的表层, 以提高工件的耐磨性和疲劳性能, 而心部仍具有较好的韧性。其设备简单、方法简便, 广泛用于钢铁零件。根据加热方法的不同, 可分之为火焰加热表面淬火和感应加热表面淬火。火焰加热表面淬火的淬透层一般为2 -6mm。其特点是设备简单, 但加热温度高及淬硬层不易控制, 淬火质量不稳定, 使用上有局限性。感应加热表面淬火的特点是: 加热速度快, 零件变形小, 生产效率高, 淬火后表面能获得优良的机械性能; 淬透层易控制, 淬火操作易实现机械化。但设备较贵, 形状复杂零件的感应器不易制造, 不宜单件生产。 ○2化学热处理 化学热处理是将金属零件放在某种介质中加热、保温、冷却, 使介质中的某些元素渗入

材料表面的硅烷化改性

材料表面的硅烷化改性 Company Document number：WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998

实验64 材料表面的硅烷化改性 一．实验目的 1.利用硅烷偶联剂改性有机或无机材料。 2.制备无机-有机杂化粉体或薄膜材料。 二．实验原理 很多纳米材料都是重要的无机化工产品，是橡胶.塑料.油漆.油墨.造纸.农药及牙膏等行业不可缺少的优良原料。以SiO2纳米颗粒为例，纯粹制备的SiO2颗粒表面上存在着大量的羟基基团，呈极性.亲水性强，众多的颗粒相互联结成链状，链状结构彼此又以氢键相互作用，形成由聚集体组成的立体网状结构，在这种立体网状结构中分子间作用力很强，应用过程中很难均匀分散在有机聚合物中，颗粒的纳米效应很难发挥出来。如何将纳米SiO2均匀分散在高分子材料中，以提高聚合物材料的各项性能是一个重要的研究方向。 硅烷偶联剂发展至今已有一百多种产品，按Y有机官能团的不同，可分为链系基类硅烷偶联剂.氨基硅烷偶联剂.环氧基类硅烷偶联剂.烷基丙烯酰氧基类硅烷偶联剂及双官能基型硅烷偶联剂等。 硅烷偶联剂处理技术原理简单.操作方便，其与材料表面的作用机理一直是研究的重点，目前关于硅烷在材料表面行为的理论有很多假设，主要有化学键理论.物理吸附理论.表面浸润理论.可逆水解平衡理论和酸碱相互作用理论等。 硅烷偶联剂分子含有两种反应性基团，化学结构可以用X3SiRY来表示，其中，X是可进行水解反应并生成硅烃基(Si-OH)的基团，如卤素.氨基.烷氧基和乙酰氧基等，硅醇基团可和无机物（如无机盐类.硅酸盐.金属及金属氧化物等）发生化学反应，生成稳定的化学键，将硅烷与无机材料连接起来。Y是非水解

材料表面技术16

1.表面技术概念：广义：是直接与各种表面现象或过程有关的，是能为人类造福或被人类利用的技术；通过物理、化学或机械以及复合方法，使金属表面具有与基体不同的组织结构、化学成分和物理状态，从而赋予表面与基体不同的性能； 通过物理、化学或机械以及复合方法，使金属表面具有与基体不同的组织结构、化学成分和物理状态，从而赋予表面与基体不同的性能； 2.按照作用原理分类（matton分类）： （1）原子沉积：以原子、离子、分子和粒子集团等原子尺度沉积在基体表面上，如电镀，化学镀，PVD，CVD等； （2）颗粒沉积：以宏观尺度形态在基体上形成覆盖层，如热喷涂，冷喷涂，或搪瓷涂层；（3）整体覆盖：沉积材料同一时间整体涂覆在基体上，如热浸镀，涂装，堆焊和包箔等；（4）表面改性：用物理、化学、机械等方法改变材料表面形貌，化学成分，组织结构和应力状态灯，如喷丸，喷砂，化学热处理； 3.基体表面预处理： 概念：用物理、化学方法除去基体表面的油污，氧化皮及其它污染物，使基体表面呈现出一定的粗糙度和清洁度； 前处理包括：（1）表面整平：使表面平整，光滑，达到要求的粗糙度，抛光，磨光，滚光；（2）除油（脱脂）：有机除油，化学法，电化学法； （3）除锈（酸洗）：化学、电化学； （4）弱腐蚀（活化）：电镀、化学镀，除去表面钝化膜，露出新鲜晶格组织稀酸稀碱中处理； 4.喷砂：定义：利用压缩空气把磨料高速喷到零件表面，对其清理的方法。钢砂，石英砂，氧化铝，碳化硅； 应用范围：（1）可清除热处理件（锻件、铸件）表面氧化皮，型砂； （2）可除去工件表面毛刺，锈蚀，油污； （3）对于不宜用酸洗除氧化皮工件，可用喷砂代替； （4）对于某些表面技术，如热喷涂，涂装，可用喷砂产生一定粗糙度，产生“锚固效应”；喷丸：与喷砂原理和设备类似，只是采用的磨料不同， 应用范围：①是零件产生压应力，从而提高零件的疲劳强度和抗应力及抗腐蚀能力。②代替一般冷热成型工艺，可对大型薄壁铝制零件进行成型加工，这样可避免零件表面残留的张应力而形成有利的压应力。③对扭曲的薄壁零件进行校正，经喷丸后的零件使用温度不能太高，以防消除喷丸产生的压应力，使用温度范围因材料而定，一般钢铁件为260-290℃，铝零件为170℃。 5.覆盖能力：使工件最凹处沉积上金属的能力； 均镀（分散）能力：使金属镀层厚度均匀分布的能力； 分散能力好，深度能力肯定好；深度能力好，均镀能力不一定好； 电流效率：电极上实际析出（溶解）物质的质量与理论计算得到的析出（溶解）物质的质量的比； 6.电镀：指在含有欲镀金属的盐类溶液中，以被镀基体金属为阴极，通过电解作用，使镀液中欲镀金属的阳离子在基体金属表面沉积出来，形成镀层的一种表面加工方法； 使电镀分散能力强措施：工件形状越简单越好，加入络合剂，提高溶液导电性，加入导电盐，离阳极距离远一些，可以使镀层分散能力更好； 7.阴极极化：当电流通过电极时，电极电位会偏离平衡电极电位，随电流密度增加电极电位不断变负，即阴极极化； 电化学极化：由于阴极上电化学反应速度小于外电源供给电极电子的速度，从而使电极电位向负的方向移动而引起的极化作用；

材料改性论文2

分析杯形冲压件再结晶退火后杯底圆弧侧晶粒异常粗大的原因，并选择合适的工艺方法消除这种现象 摘要：冷变形金属经回复后使内应力得到很大程度的消除，同时又能保持冷变 形的硬化效果，因此，回复退火又称为去应力退火。在实际生产中，经常利用冷变形的工件进行去应力退火降低其内应力，如冲压件，冷拉钢丝，弹簧及锻件等。因此，一些铸件，焊接件及切削件，也须进行去应力退火。工件中的内应力的降低，可避免工件的变形或开裂，并提高其耐蚀性。 关键词：冲压件再结晶退火去应力退火工艺 一．分析杯底圆弧侧再结晶退火后晶粒异常粗大的原因。 1.再结晶退火机理 再结晶是指经冷变形的金属在足够高的温度下加热时，通过晶粒的形核及长大，以无畸变的等轴晶粒取代变形晶粒的过程。和回复不同，再结晶是一个显微组织彻底改组，变形储存能充分释放、性能显著变化的过程。 下图是再结晶过程新晶核的形核与长大的过程。可见随保温的时间的延长，新的等轴晶粒逐渐增多并长大，直到完全取代了变形的晶粒。再结晶完成后组织形态及晶粒大小直接关系到金属的性能。 2.影响再结晶因素 （1）退火温度。温度越高，再结晶速度越大 （2）变形程度：变形程度越大，其储存的变形能也越高，再结晶驱动力越大，所以，不但开始再结晶的温度越低，同时等温退火时的再结晶速度也越快。但在变形量增大到一定程度时，再结晶温度趋于一个稳定的值。 （3）原始晶粒尺寸。在其他条件相同的情况下，金属的原始尺寸越小，则变形抗力越大，冷变形后储存的畸变能也越高，再结晶的驱动力也越大，再结晶的温度也越低。此外，金属的原始晶粒越细小，晶界越多，变形后

提供的再结晶形核点越多，有利于结晶。 （4）微量溶质原子：一方面，微量溶质原子灰产生一定的固溶强化作用，所以微量原子可增加变形储存能，有利于结晶。另一方面，微量原子汇 聚在晶界，阻碍了位错的运动，从而不利于再结晶。但实验表明，微量溶 质原子的存在，会阻碍金属的再结晶，从而提高其再结晶的温度。 （5）分散相粒子：分散相粒子既能促进再结晶，也能阻碍再结晶。 3.再结晶晶粒大小的控制 （1）预变形程度：当变形程度很小时不发生再结晶，故晶粒度不变。当变形程度在2%-8%的时候，再结晶晶粒特别粗大，此时的变形度即所谓 的临界变形度。当变形大于临界变形度的时候，晶粒逐渐细化。这是由于变形度增加。储存能也增加，N和G同时增大，但N增大的速度大于G 增大的速度，是G/N逐渐减小的缘故。 （2）原始晶粒尺寸：原始晶粒越细，再结晶后的晶粒也越细。因为原始晶粒细，变形储存能增高，形核驱动力大，且形核点增多，最终使G/N 减小。 （3）微量溶质元素和杂质。一方面增加储存能是驱动力增大，另一方面阻碍了晶界的移动，使G/N减小，从而使晶粒细化。 （4）退火温度。提高退火温度，不仅使再结晶后的晶粒粗大，而且还影响临界变形度的大小。退火温度越高，临界变形度越小，再结晶后的晶粒也越大。 加工率与退火温度——晶粒尺寸关系如下图 由上图可知杯形冲压件经过再结晶退火后，由于在杯底圆弧侧处加工时变形量大，从而导致再结晶退火后此处的晶粒比其他变形比较小的地方粗大。 而由于加工后，杯形冲压零件经过很大的塑性变形，留有残余应力使组织处于亚稳态，从而降低零件的性能与使用寿命，所以得对零件退火，让其组织稳定下来，再由于当退火温度高于再结晶温度时，就会存在某些地方塑性变形量大而使晶粒异常粗大，对零件的使用性能很大影响，所以退火应在其再结晶温度下进行——去应力退火。

化学改性处理对生物材料表面性能的影响及应用

化学改性处理对生物材料表面性能的影响及应用 河南工业大学生物工程学院裴佳龙 [摘要]介绍了影响生物材料相容性的表面性质及化学方法对生物材料表面改性处理，综述了化学改性材料应用。 [关键词] 生物材料表面性质化学改性处理改性生物材料的应用 一、前言 表面改性是指不影响材料主要特性(即利用材料本体特性的优点)而提高材料特殊表面性质的技术。生物材料是用以和生命系统结合，以诊断、治疗或替换机体中的组织、器官或增进其功能的材料。 最早使用的生物材料是金属。它作为人工器官的修复和代用材料已有一百多年的历史。目前用于修补骨骼系统的金属材料主要有医用不锈钢、医用钴合金、钛合金、形状记忆合金、医用磁合金等。因其具有良好的生物相容性和耐蚀性,目前已在诸如畸齿整形、脊柱矫形、断骨接合、颅骨修补、新血管支撑等方面有广泛的应用。这类材料要作为人体的一部分,所以对它要求很高;移植入人体体内不会引起急性或慢性危害,必须无毒无副作用;接触人体各种体液(如唾液、淋巴液、血液等)时,应有良好的耐腐蚀性能,不会在生物体内变质;具有必要的强度、耐磨性和耐疲劳性能等。除满足上述条件外至关重要的是材料与生物组织、与血液有相容性(不会引起血液凝固或溶血);与软组织有良好的粘连性,不会产生吸收物和沉淀物。因此进一步改善植入材料的生物相容性、抗腐蚀能力,增强其与肌体组织的结合力,提高安全使用性能仍是金属生物材料推广应用所面临的主要问题。 二、影响材料生物相容性的表面物理化学性质 材料的生物相容性除受材料本体性质影响外, 更大程度取决于材料的表面物理化学性质, 具体地表现在以下几个方面： 2.1材料表面的化学结构 高分子材料表面的化学结构对细胞的粘附、生长具有非常重要的影响一般认为矾基、硫醚、醚键等对细胞生长影响不大；刚性结构如芳香聚醚类不利于细胞粘附梭基、经基撅酸基胺基、亚胺基及酞胺基等基团可促进细胞粘附和生长磺酸基能模拟肝素的生理活性而显示出较好的促进细胞粘附和生长的性质含氮基团不仅能使材料表面带上一定的正电荷（胺的阳离子化）调节表面的亲疏水性, 而且可以与蛋白质肤链发生官能团之间的作用, 从多角度来促进细胞的生长, 这已成为促进细胞粘附和生长材料表面改性的一个重要措施。 2.2 材料表面的亲疏水性 大量的研究表明亲水性的表面比疏水性表面更有利于细胞生长。亲水性表面的吸附作用较弱,吸附可逆, 使吸附的蛋白质相对较易实现伸缩运动, 进行结构调整、重组，以适合细胞生长的需要而疏水性表面吸附作用强, 吸附不可逆, 不易发生结构重组, 而且强的相互作用对细胞有丝分裂期间的脱丝不利。 2.3 材料表面的拓朴结构 材料表面的拓朴结构, 如材料表面的粗糙度、孔洞大小及其分布、沟槽的深度和宽度、纤维的粗细等等, 都会对细胞形态、粘附、铺展、繁殖及活性有着重要的影响，其中材料的刻槽、开孔结构、纹理结构对细胞相容性的影响已有较多

材料改性题库

1物理改性和化学改性的分类依据是什么？ 是否发生化学反应 2物理改性有哪些？有何特点。 Adsorption,complex,hydrogen bonding,sharp transition by forces Additive modification ,polymer blending ,polymer composition, physical crosslinking btw polymers Simple, economic and easily processing,normally used modification method 吸附、混合、氢键、sharp transition by forces(力作用的急剧转变)、添加剂改性、聚合物共混、聚合物合成、聚合物间的物理交联。 特点：简单、经济、过程简单、通常采用改性方法 3 化学改性有哪些？有何特点？ Copolymerization, grafting polymerization, chemical crosslinking Functional groups reaction in polymer 共聚，接枝聚合，化学交联，聚合物的官能团反应。 特点：长期的影响，成本高，难以形成规模，交联改性可以在加工过程中加入交联剂。 4 表面改性有哪些特点？ Medification only at surface of the materials Homogeneous heterogeneous Low cost in comparison with bulk modification Chemical oxidation treatment ,surface corona treatment,surface flame treatment ,surface thermal treatment and surface graft polymerization. Internal property no change surface property enhanced (luster ,hardness,wear resistance ,antistatic ,flame retardant ,adhesion ,printability, and heat resistance)表面光泽、硬度、耐磨、防静电、阻燃、粘合性、印刷性、热合性 只在材料的表面上改造（均匀的和不均匀的），与本体改性相比成本低，具体有：化学氧化处理，表面电晕处理，表面火焰处理，表面热处理和表面接枝聚合，特点：内部属性: 没有变化; 表面性质：增强（表面光泽、硬度、耐磨、防静电、阻燃、黏合性、印刷性及热合性等 5 list the methods of polymer modification Polymer blends 共混改性 Chemical modification 化学改性 Additive and polymer fiber reinforce 填充与纤维增强改性 Surface modification 表面改性 Polymer composites 复合改性 6 tell the difference between compatibility and miscibility Compatibility 相容性 Miscibility: 混溶性，thermodynamic ability to be mixed at the molecular level . compatibility 相容性； Miscibility 混溶性；thermodynamic ability to be mixed at the molecular level（在分子水平上共混的热力学能力） 7 高分子体系能够混合的热力学条件是？ ?G<0 和

材料表面改性技术

聚四氟乙烯等离子体表面改性 1、前言 1938 年美国杜邦公司的研究人员Roy Plunkett 在尝试制作新的氟化合物制冷剂时意外发现了聚四氟乙烯[1]。聚四氟乙烯(PTFE)是一种具有优异综合性能的特种工程塑料，有“塑料王”的美誉。聚四氟乙烯(PTFE)分子结构中，以碳原子为骨架，周围被氟原子覆盖。由于C-F 键的键能很大，而且分子结构又完全对称，这使其具有极好的耐热、耐寒性(使用温度-250~260℃)；极好的耐化学腐蚀性，不溶解或溶胀于任何已知溶剂中，即使在高温下王水对其也不能起作用；优异的电绝缘性；突出的不粘性，几乎所有的黏性物质都不能黏附在其表面；独特的自润滑性及低摩擦系数等一系列优异的综合性能[2]。聚四氟乙烯因为其独特的性能在军事领域得到重要应用，然后又逐渐拓展到生产和生活领域。目前已经在航空航天、石油化工、建筑、轻纺、机械、电子、环保、医学等领域得到普遍应用，并日益深入到人们的日常生活中[3]。 虽然聚四氟乙烯有诸多的优点，但是由于该材料表面能很低(临界表面张力1.8 mN/m)，表面疏水性极高(与水的接触角超过100°)。这种极低的表面活性和不粘性严重影响了PTFE在粘接、印染、生物相容等方面的应用，特别是限制了聚四氟乙烯薄膜与其他材料的复合[4]。为了提高聚四氟乙烯的表面润湿性能，使它可与其他材料粘接、复合，必须对PTFE进行表面亲水改性。目前，对聚四氟乙烯改性的方法主要有聚四氟乙烯、等离子法、辐射接枝法、激光处理法、离子束注入法、高温熔融法、电解还原法、力化学处理法等，本文主要介绍等离子法改性技术。 2、聚四氟乙烯表面能低的原因 聚四氟乙烯表面能低主要有以下几方面的原因： (1)碳氟键稳定性好，其键能可达485.3kJ/mol； (2)分子结构高度对称，结晶度高； (3)不含活性基团，导致材料表面疏水性极高； (4)PTFE的溶度参数很小，与其他物质的黏附性也很小。 3、低温等离子法

2020年(塑料橡胶材料)塑料改性方法

（塑料橡胶材料）塑料改性 方法

降低塑料的密度 降低塑料的密度是指通过适当的办法，使塑料原有的相对密度下降，以适应不同应用场合的需要。 降低塑料的密度方法有发泡改性、添加轻质填料及共混轻质树脂三种。 发泡降低塑料的密度 塑料制品的发泡成型是降低其密度的最有效方法。而添加轻质添料和共混轻质树脂俩种改性方法，只能小幅度地降低密度，其降幅壹般只有50%左右，最低相对密度只能达到0.5左右。塑料发泡制品的密度变化范围很广范，相对密度最低可达到10-3。 添加轻质填料降低塑料的密度 这种方法使密度降低幅度比较小，壹般最低可下降到相对密度0.4—0.5左右。填料的相对密度大都比塑料大，比塑料相对密度小的填料品种只有如下几种。 （1）微珠类 a、玻璃中空微球（漂珠）相对密度为0.4—0.7，主要用于热固性树脂； b、酚醛微珠相对密度为0.1。 （2）有机填料类 a、软木粉相对密度0.5，表观密度0.05—0.06； b、纤维粉屑、棉屑相对密度0.2—0.3； c、果壳农作物如稻草粉、花生粉及椰壳粉等。 轻质填料的加入量壹般在50%以下，以不严重影响其原有性能为原则。共混轻质树脂降低塑料的密度 这种方法的降低幅度更小，壹般只适合于相对密度较大的塑料选用，如氟塑料、POM、PPS、HPVC、PA66、PI及热固性塑料等。

可选用的轻质塑料指相对密度为1以下的几种树脂，如聚4-甲基戊烯-1、EPR （乙丙共聚物）、PE类、PP类、EVA等。加入量以不影响塑料的其它性能为主中，壹般为20%—40%左右。 提高塑料的密度 提高塑料的密度是使原树脂相对密度升高的壹种方法，主要为添加重质填料和共混重质树脂。 添加重质填料提高塑料的密度 (1)金属粉 (2)重质矿物填料 共混重质树脂提高塑料的密度 此种方法提高幅度比较小，壹般最高只能达到50%左右。主要适于壹些轻质树脂如PE、PP、PS、EVA、PA1010及PPO等。 常加入的重质树脂有：PTFE、FEP、PPS及POM等。 改进塑料的透明性 塑料的透明性 衡量壹种材料的透明性好坏，有许多性能指标都需要考虑。常用的指标有：透光率、雾度、折光指数、双折射及色散等。在上述指标中，透光率和雾度二个指标主要表征材料的透光性，而折光指数、双折射及色散三个指标主要用于表征材料的透光质量。壹种好的透明性材料，要求上述性能指标优异且均衡。 透明性的分类 按材料的透光率大小，可将其分为如下三类： 透明材料——波长400nm—800nm可见光的透光率在80%之上；

生物材料的发展现状与展望_综述_汤顺清

生物材料的发展现状与展望(综述) 汤顺清,　周长忍,　邹　翰 (暨南大学生物医学工程研究所,广东广州510632) [摘　要]　概述了生物材料发展的三阶段,即惰性生物材料阶段(替代修复)、生物材料生物 化阶段、组织工程支架材料阶段.指出目前组织工程的研究为生物材料提供了极大的发展机 会:人们在可降解吸收生物材料研究方面取得了越来越多的成绩,认为天然可降解高分子材 料是组织工程用支架材料研究的重点.同时现阶段克隆技术等也为生物材料及组织工程的发 展提出了挑战. [关键词]　组织工程;　生物材料;　降解;　吸收 [中图分类号]　R318.08 [文献识别码]　A [文章编号]　1000-9965(2000)05-0122-04 生物材料的定义很多,归纳起来可理解为生物材料是一类用于人工器官、修复、理疗康复、诊断、检查、治疗疾病等医疗保健领域,对人体组织、血液不致产生不良影响的功能材料[1].生物材料的发展已经有非常长的历史,自人类认识了解材料起,就有了生物材料端倪.早在公元前3500年,古埃及人就利用棉花纤维、马鬃做缝合线;16世纪开始用黄金板修复颚骨,陶材做齿根;用金属固定内骨板以及用金属种植牙齿等.随着医学以及材料学的发展,尤其是新型材料的研究开发成功,如20世纪40年代高分子材料的大力发展,为生物材料的研究与应用提供了极大的发展机会.目前可以说从人体天灵盖到脚趾骨、从内脏到皮肤,从血液到五官,除了脑以及大多数内分泌器官外,都可用人工器官来代替.医学水平的提高以及人类生活质量的改善,也促进了生物材料的发展.作者根据发展水平和产业化状况,把生物材料分为三个发展阶段:一惰性生物材料,即材料与组织细胞无界面作用;二生物材料的生物化,即材料与组织细胞亲和性改善,关注界面间的相互作用;三组织工程支架材料,不仅关注材料与组织细胞的亲和性,还关注材料本身的成型、力学性能和降解能力.下面分别讨论这三个阶段生物材料的研究状况和发展前景. 1　惰性生物材料 惰性生物材料是指对人体组织化学惰性,其物理机械和功能特性与组织匹配,使材料在应用过程中不致产生不利于功能发挥和对其它组织影响的反应,特别是与组织接触或短(长)时间不产生炎症或凝血现象,无急性毒性或刺激反应,一般无补体激活产生的免疫反应[2]的一类功能材料.这类材料的应用基于对材料本身性能的全面了解,是人类最早、最广泛应用的生物材料. 目前惰性生物材料主要品种有金属材料、非金属材料、有机高分子材料以及复合材料.金属材料主要集中在不锈钢、钛、金、银等基体金属及钴、镍、银-汞合金;非金属材料主要有氧化铝、氧化锆、氧化硅、氧化镁、氧化钛、铝酸钙等陶瓷材料;有机高分子材料品种多,应用最为广泛,它有聚乙烯、聚丙烯,聚氯乙烯、聚四氟乙烯、聚丙烯腈、聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸羟乙酯、聚氨酯、硅橡胶、天然橡胶、碳纤维、聚砜纤维、聚丙烯中空纤维、吸附树脂等;复合材料主要有纤维增强聚合物材料或金属-陶瓷复合材料[3].这些材料可用于人工血管、人工角膜、人工瓣膜、人工心脏及心脏辅助设备、心脏补片、人工晶状体、人工中耳骨、人工食道、喉、乳房、肾、肝、胰、胆道、输尿管、阴茎、皮肤、承力骨、颅骨、关节,以及医疗辅助设备如医用插管、输液管、输血管、手套、避孕套、绷带、止血海绵、组织黏结剂等. [收稿日期]　2000-09-15 [作者简介]　汤顺清(1968～),男,湖北监利人,副研究员,博士. 第21卷第5期2000年10月 暨南大学学报(自然科学版) Journal of Jinan University (Natural Science ) Vol .21No .5　Oct .2000