界面聚合法

界面聚合法：是将芯材乳化或分散在一个溶有壁材的连续相中，然后在芯材物料的表面上通过单体聚合反应而形成微胶囊。在界面聚合法工艺中，主要采用缩聚反应。对芯材为水溶性的物料，可参照下列描述：将一种多官能度的氨溶解于心材物料中形成混合液，然后被分散到一种水不溶性的溶剂中并形成一定的液滴尺寸，将溶剂可溶的另一种多官能度的异氰酸盐加入到该有机相中，在界面迅速的发生聚合反应而产生胶囊外壳。由于界面反应速度高，所以对于最终产品较难控制。在聚合反应过程中，反应速率、聚合物的分子量与结晶度以及高聚物本身的性质对最终的微胶囊都有较大的影响。在不同条件下形成的壁有不同的结构将会导致不同的扩散性能，要获得较好的缓释性就必须有较厚的壁，相应需用较高浓度的单体，在较高速率下形成的壁具有较高的无定型部分，无定型含量高的聚合物壁要比无定型含量低而结晶度高壁扩散性能好。

界面聚合发生在两种不同的聚合物溶液之间，将两种活性单体分别溶解在不同的溶剂中，当一种溶液被分散在另一种溶液中时，相互间可发生聚合反应。该反应是在两种溶液界面间进行的，界面聚合反应法已成为一种较新型的微胶囊化方法。利用界面聚合法可以使疏水材料的溶液或分散液微胶囊化，也可以使亲水材料的水溶液或分散液微胶囊化。常见的过程为：单体A存在于与水不相混溶的有机溶剂中，称为油相。然后将含单体A的油相分散至水相中，使其呈非常微小的油滴。当把可溶于水的单体B加入到水相中，搅拌整个体系时，则在水相和油相界面处发生聚合反应，结果在油滴表面上形成了聚合物的薄膜，油被包埋在该薄膜之内，得到含油的徽胶囊。反之当把含有单体B的水溶液分散到油相中去．使其分散成非常小的水滴，再将单体A加人到油相中，则可获得含水的微胶囊，由于界面聚合法中连续相与分散相均必须提供活性单体，因此微胶囊化的效率高界而聚合法微胶囊化产品很多。例如：甘油、水、药用润滑油、酶、血红蛋白等

界面聚合法制备微胶囊的过程包括：①通过适宜的乳化剂形成油／水乳液或水／油乳液，使被包囊物乳化；②加人反应物以引发聚合，在液滴表面形成聚合物膜；③微胶囊从油相或水相中分离。在界面反应制微胶囊时，影响产品性能的很重要因素是分散状态。搅拌速度、粘度及乳化剂、稳定剂的种类与用量对微胶囊的粒度分布、囊壁厚度等也有很大的影响。作壁材的单体要求均是多官能度的．如多元胺、多异氰酸酯、多元醇等。反应单体的结构、比例不同，制备的微胶囊的性能也不相同。

采用界面聚合法以对苯二甲酰氯、乙二胺为单体，制备分散蓝2BLN微胶囊;

改性十二水磷酸氢二钠为芯材,分别采用乙二胺和乙二醇与甲苯二异氰酸酯的缩聚产

物作为壁材,制备了十二水磷酸氢二钠微胶囊。

采用界面聚合法制备聚酰胺微胶囊，工艺方便、简单，反应速度快，效果好，不需要昂贵复杂的设备，可以在常温下进行；同时与传统的方法相比，不需要加入固化剂，降低了生产成本。

界面缩聚反应的特点是：两种含有双(多)官能团的单体，分别溶解在不相混溶的两种液体中，缩聚反应在两相界面上进行。在不加搅拌的情况下，两种缩聚反应的单体在界面上接触，几分钟后即形成缩聚产物的薄膜或皮层。在向上抽拉这种薄膜或纤维时，可以得到连续的簿膜或长丝。而缩聚反应在界面上进行下去，直到单体完全耗尽为止。参加聚合反应的单体必须有两类：一类是油溶性的单体，另一类是水溶性的单体，

它们分别位于芯材液滴的内部和外部，并在芯材液滴的表面上反应形成聚合薄膜。在制各微胶囊时使用的界面聚合法中，通常采用水一有机溶剂作为两种不相混溶的液相体系。通常使用的与水不相混溶的有机溶剂有：二氯甲烷、三氯甲烷、1，I，1一三氯乙烷、四氯化碳、苯、甲苯、二甲苯、戊烷、环已烷、矿物油或上述几种溶剂的混合物。此外有时还使用既是溶剂又是反应试剂的高分子单体作溶剂，如苯乙烯等。溶于水相的双(多)官能团的反应单体，主要是二(多)元胺、二(多)元醇或二(多)元酚类有机物。

利用界面缩聚反应制备高分子化合物有以下五个优点：

①反应速度快。缩聚反应甚至可在几分钟内完成。

②反应条件温和。在室温下即可进行反应，并且能得相对分子质量很高的产物。有的缩聚反应产物的相对分子量可达50万。

③对反应单体纯度要求不高。即使单体中含有杂质也可以得到相对分子质量很高的产物。

④对两种反应单体的原料配比要求不严。即使原料比例与反应比例差别较大，对产物相对分子质量影响也不大。

⑤由于反应物可以从界面不断取走．因此反应是不可逆的。所以界面缩聚反应无需像其它方法的缩聚反应那样用抽真空或其它方法去除反应产生的小分子副产物．以利缩聚反应正向进行。界面聚合反应的技术特点是：两种反应单体分别存在于乳液中两种不相混溶的分散相和连续相中，而聚合反应是在相界面上发生的。这种制备微胶囊的工艺方便、简单，反应速度快，效果好，不需要昂贵复杂的设备，可以在常温下进行，避免了由于要求严格控制温度给操作带来的困难。

根据界面聚合两相单体的不同组合，可将界面聚合体系分为多元胺--多元酰氯、多元酚--多元酰氯、多元异氰酸酯--多元胺等体系。以多元胺和多元酰氯作为两相单体的界面聚合体系是最为常见的反应类型。其中根据酰氯的类型又可分为多元碳酰氯、多元磺酰氯、多元酰氯衍生物等。进行界面聚合的水相单体一般是多元胺，包括芳香胺和脂肪胺等。有机相以多元碳酰氯居多。表l-4列出常见的多元酰氯：有机相中的多元酰氯在聚合反应起到交联剂的作用，而水相中的多元胺作为聚合反应的单体起到更为重要的作用。通过使用不同的多元胺作为反应单体，能够得到具有不同突出性能的活性层，特别是引入一些带有特殊功能性的多元胺，能够使获得的复合纳滤膜具有特殊用途。

聚酰胺微胶囊的制备及其缓释性能研究

本文主要介绍了微胶囊技术的研究进展、主要功能、分散染料微胶囊的制备方法及影响因素。选用分散染料2BLN(1，5-二羟基-4，8-二氨基葸醌溴化物)为芯材，以对苯二甲酰氯和乙二胺为壁材，采用界面聚合法制备聚酰胺微胶囊。首先，介绍了囊膜的合成机理并研究了微胶囊囊芯的缓释原理。其次，采用单因素实验确定了实验的工艺条件。工艺条件如下：选用OP-10为乳化剂，PVA为保护胶体，介质的pH值为12～13，反应温度为25℃左右，壁材配比为1：2，乙二胺溶液在5min内匀速加入，反应时间为15min。最后，采用单因素实验讨论了相比、芯壁比、乳化剂用量等因素对微胶囊释放速率的影响并得出了比较适宜的反应工艺条件。结果表明搅拌速度、乳化时间、乳化剂的用量和芯壁比对释放速率有正影响，而相比(油/水)、PVA用量对释放速率有负影响。反应条件如下：芯壁比为1：3～1：4，乳

化剂OP-10(十二烷基酚聚氧乙烯醚)小于2.0％，相比为10：90～15：85，PVA(聚乙烯醇)用量不超过1.0％，搅拌速度不小于800rpm，乳化时间不小于20min。

聚酰胺-聚脲大胶囊的制备及表征

本文用己二胺、四乙烯五胺为水相反应物质，己二酰氯、甲苯二异氰酸酯为油相反应物质，通过悬浮界面聚合的方法合成了聚酰胺—聚脲共聚结构囊壁的大胶囊。胶囊粒径在0.5毫米至2毫米之间。通过改变各种成膜物质比例合成不同组成和性能的大胶囊。实验采用红外光谱法对不同组成胶囊壁进行了定性研究比较，实验研究了反应物比例、搅拌速度对胶囊平均粒径大小的影响。利用实验室自制设备横向比较了不同组成胶囊强度的大小。实验对制得的大胶囊进行了缓释性能的研究。利用紫外分光光度计以乙醇为萃取剂研究了包囊低挥发物质(邻苯二甲酸二甲脂)胶囊的液相缓释性能。采用气相紫外光谱法测定了包囊高挥发物质(甲苯)胶囊的气相缓释性能。主要取得了以下结果：1.对于不同组成胶囊壁红外光谱进行分析，可以得出胶囊壁的组成变化和反应物配比变化的相关，和预想的结果一致。证明了该实验方法的可行性。2.研究得到了胶囊粒径大小随着反应物配比变化的规律，得出胶囊粒径随着TDI用量的增加先增大后减小，单独使用TDI作为油相反应物质得不到大粒径胶囊。胶囊在己二酰氯与TDI当量比为5：1时粒径有最大值。胶囊粒径随着四乙烯五胺用量增加略有减小，单独使用己二胺作为水相反应物质得不到胶囊，仅生成聚合物结块。3.研究了搅拌速度对聚合物粒径的影响，得出该实验符合一般界面聚合生产微胶囊的一般规律，即胶囊粒径随着搅拌速度的增加而变小，粒径分布随着搅拌速度的增加而变窄。4.对胶囊强度的横向比较发现，胶囊强度随着TDI用量的增加有一定的提高。当TDI用量达到一定值时，胶囊在压力下没有明显的破裂过程。四乙烯五胺用量的增加会使胶囊变的较脆，而己二胺用量较大的情况下胶囊较韧。5.对胶囊缓释的研究发现，同等条件下大粒径胶囊的缓释速度明显慢于小粒径胶囊。气相缓释的研究表明胶囊对于易挥发物质同样具有良好的缓释作用界面聚合法制备复合膜是利用两种反应活性很高的单体在两个互不相溶的溶剂界面处发生聚合反应。

界面聚合

实验八己二胺与癸二酰氯的界面缩聚 化工系毕啸天2010011811 一、实验目的 1.复习缩聚反应原理。 2.掌握界面缩聚方法、类别、特点。 二、实验原理 界面缩聚是指将反应单体分别分散在两相（或多相）体系中，聚合反应在相界面处进行的缩聚反应。一般情况下，这类反应的速率常数都相当高，为不可逆反应。反应温度通常为常温。 在聚合反应过程中，在相界面上形成的聚合物膜会对分布于界面两侧的单体分子反应产生一定阻碍，这就使得聚合反应主要发生在扩散到截面的单体与增长链之间，而且低温下副反应也少，从而有利于得到高分子质量的聚合物；聚合场所不在单体溶液中，因此尽管也存在最佳单体配比，但对于投料比要求相对不太严格；聚合物通过沉淀析出或以聚合物膜或丝的形式连续拉出，容易分离；界面上高的反应速率也使反应时间大大缩短。 常见的界面缩聚工艺包括静态界面缩聚和动态界面缩聚两种方法。本实验利用不搅拌的界面缩聚（即静态界面缩聚）可以合成两种脂肪二胺和二元酰氯的聚合物。不搅拌的界面缩聚可以在实验中直观地反映界面聚合的原理和特点，通过多次观察界面的形成和聚合的发生掌握界面缩聚的方法和影响因素。 反应方程式： NH2NH2 + Cl O Cl n n N H H N O * *+2n H2O 界面缩聚 三、实验药品

2、表中密度均指相对密度，以水为基准1； 3、表中熔点、沸点单位均为摄氏度。 四、实验仪器 50mL烧杯2只、50mL量筒、玻璃棒、镊子

六、实验注意事项 1.烧杯要洗净干燥，否则酰氯一遇到水即会迅速水解。 2.应将己二胺溶液倒入癸二酰氯溶液中。癸二酰氯溶解于四氯化碳中，四氯化碳的密度大于水。如果将癸二酰氯倒入己二胺溶液中，则癸二酰氯会下沉，无法形成稳定的界面。 3.随着实验进行，下层液体的颜色会越来越浅。反应接近完全后，应当适当搅拌使反应物完全反应，再将液体回收。 七、参考文献 1.《高分子化学》，唐黎明、庹新林编著，清华大学出版社 2.《高分子化学实验与技术》，杜奕编著，清华大学出版社 八、思考题 8.1 在界面缩聚中，界面的作用是什么？ 为聚合提供反应场所。 8.2 为什么用界面缩聚能够制备高分子量的聚合物？ 因为在聚合反应过程中，在相界面上形成的聚合物膜会对分布于界面两侧的单体分子反应产生一定阻碍，这就使得聚合反应主要发生在扩散到界面的单体与增长链之间，而且室温下副反应也少，从而有利于得到高分子质量的聚合物。 8.3 本实验是否需要严格控制两种单体的摩尔比？为什么？ 不需要，因为聚合场所不在单体溶液中，因此尽管也存在最佳单体配比，但对于投料比要求相对不太严格。界面聚合的反应速率系数很大，原料的扩散才是控速步。 8.4 举一界面缩聚在生产上的应用的实例，并用反应方程式说明。

第八章--聚合方法

第八章--聚合方法

第八章聚合方法习题参考答案 1．解释下列名词： （1）聚合反应与聚合方法 （2）本体聚合、溶液聚合、悬浮聚合、乳液聚合 （3）熔融缩聚、溶液缩聚、界面缩聚、固相缩聚 解答： （1）聚合反应：主要是指单体到聚合物的合成反应，主要涉及聚合反应机理、反应条件—如引发剂、溶剂、温度、压力、反应时间等。 聚合方法：主要是指完成一个聚合反应所采用的方法。主要涉及聚合工艺、配方、原料精制、产物分离及后处理等。 （2）本体聚合：不加其它介质，单体在引发剂、或催化剂、或热、光、辐射等其它引发方法作用下进行的聚合。 溶液聚合：单体和引发剂或催化剂溶于适当的溶剂中的聚合。 悬浮聚合：单体以小液滴状悬浮在分散介质中的聚合。 乳液聚合：单体在水介质中，由乳化剂

分散成乳液状态进行的聚合。 （3）熔融缩聚：在体系中只有单体和少量催化剂，在单体和聚合物熔点以上（一般高于熔点10～25O C）进行的缩聚。 溶液缩聚：单体、催化剂在溶剂中进行的缩聚。 界面缩聚：单体处于不同的相态中,在相界面处发生的缩聚。 固相缩聚：在原料(单体及聚合物)熔点或软化点以下进行的缩聚。 2．比较本体聚合、溶液聚合、悬浮聚合和乳液聚合的基本组分和优缺点。 解答： （1）本体聚合：体系主要由单体和引发剂或催化剂组成，其它有相对分子质量调节剂、润滑剂等。 优点是体系组成简单，因而产物纯净，特别适用于生产板材、型材等透明制品。 不足是反应热不易排除。 （2）溶液聚合：体系主要由单体、引发剂或催化剂和溶剂组成。 优点是溶剂的加入形成一均相聚合体

系，有利于导出聚合热，同时利于降低体系粘度，减弱凝胶效应。 不足是加入溶剂后容易引起副反应；溶剂的回收、精制增加了设备及成本，并加大了工艺控制难度；降低了单体及引发剂的浓度，致使溶液聚合的反应速率比本体聚合要低；降低了反应装置的利用率。 （3）悬浮聚合：体系主要由单体、引发剂、悬浮剂和分散介质组成。 优点是体系粘度低，聚合热容易导出，散热和温度控制比本体聚合、溶液聚合容易得多；产品相对分子质量及分布比较稳定，聚合速率及相对分子质量比溶液聚合要高一些。杂质含量比乳液聚合低；后处理比溶液聚合和乳液聚合简单，生产成本较低，三废较少；产物可直接用于加工。 不足是聚合物中附有少量悬浮剂残余物，影响了制品的透明性和电绝缘性。 （4）乳液聚合：体系主要由单体、引发剂、乳化剂和分散介质组成。 优点是可以通过增加乳胶粒的方法同时提高聚合反应速率和聚合度，聚合反应速率快、聚合度高是乳液聚合不同于其它聚合方法的一个显著特

材料表面与界面-习题含答案

第一章 1、什么是Young 方程接触角的大小与液体对固体的润湿性好坏有怎样的关系 答：Young 方程：界面化学的基本方程之一。它是描述固气、固液、液气界面自由能γsv，γSL ，γLv 与接触角θ之间的关系式，亦称润湿方程，表达式为： γsv -γSL =γLv COSθ。该方程适用于均匀表面和固液间无特殊作用的平衡状态。 关系：一般来讲，接触角θ的大小是判定润湿性好坏的依据，若θ=θ=1，液体完全润湿固体表面，液体在固体表面铺展；若0＜θ＜90°，液体可润湿固体，且θ越小，润湿性越好；90°＜θ＜180°，液体不润湿固体；θ=180°，完全不润湿固体，液体在固体表面凝集成小球。 2、水蒸气骤冷会发生过饱和现象，在夏天的乌云中，用飞机撒干冰微粒，试气温骤降至293K ，水气的过饱和度（P/Ps ）达4，已知在293K 时，水的表面能力为m ，密度为997kg/m 3，试计算： （1）在此时开始形成雨滴的半径。 （2）每一雨滴中所含水的分子数。 答：（1）根据Kelvin 公式有 '2ln 0R RT M P P ργ= 开始形成的雨滴半径为： 0ln 2'p p RT M R ργ= 将数据代入得：

m R 101079.74ln 997293314.8018.007288.02'-?=?????= （2）每一雨滴中所含水的分子数为N=N A n ，n=m/M= V/M ，得 个661002.6018.03997)1079.7(14.34)(34233103'=???????===-A A N M R N M V N ρπρ 3、在293k 时，把半径为的水滴分散成半径为μm 的小水滴，试计算（已知293K 时水的表面Gibbs 自由为 .m -2）（1）表面积是原来的多少倍（2）表面Gibbs 自由能增加了多少（9分） 答：（1）设大水滴的表面积为A 1，小水滴的总表面积为A 2，则小水滴数位N ， 大水滴半径为r 1,小水滴半径为r 2。 21221244r r N A A ππ= 又因为将大水滴分散成N 小水滴，则 32313434r N r ππ= 推出 3 21???? ??=r r N =93100.1mm 0.1=??? ??um 故有 ()()10000.140.141022 912=???=mm um A A ππ 即表面积是原来的1000倍。 （2）表面Gibbs 自由能的增加量为 ()()212212421r Nr r A A dAs G A A -=-==??πγγ =4***[109*（10-6）2-（10-3）2]

聚合物纳米胶囊制备新方法——RAFT细乳液界面聚合

聚合物纳米胶囊制备新方法——RAFT细乳液界面聚合

浙江大学博士论文摘要 高到0．94。这些结果验证了均相成核机理，聚合动力学、液滴／乳胶粒粒径分布、分 子量分布的结果也支持了均相成核机理。 3)实验还发现用油溶性引发剂(AIBN)代替水溶性引发剂(KPS)，引入水相自由基捕捉剂(NaN02)都可以减少体系发生均相成核，提高了合成纳米胶囊的选择性。 二、在以上机理研究的基础上，论文开展了纳米胶囊的结构调控研究。针对以St 为 单体，ND为核芯材料，poly(MAAl6．CO．St7)RAFT为RAFT试剂，在pH值为6．45 下的RAFT界面细乳液聚合，研究了RAFT试剂用量对合成纳米胶囊的粒径影响，制 备得到了直径在112～480 nm范围内的纳米胶囊；针对以St为单体，HD为核芯材料， poly(AA2-b—St2)RAFT为RAFT试剂，在pH值为8．3下的RAFT细乳液界面聚合，考 察了后补加小分子乳化剂SDS对合成纳米胶囊的粒径分布影响，经离心分离制备得到 了形态粒径分布均一的纳米胶囊，直径约为112 nlll，粒径的差异分布系数(CV)为5．4％，壳厚约为20 nm；研究了St／ND用量比对合成纳米胶囊的核壳重量比影响，制 备得到了(ND／PS)为1／4至1／1的纳米胶囊。当进一步减少St用量，设计核壳比 为 211时，聚合物壳层变得较薄，强度不够，胶囊出现塌陷现象；研究了交联剂对 合成纳米胶囊的壳层强度影响，制备得到了高交联密度聚合物壳层的纳米胶囊，甚至 整个聚合物壳层为交联剂均聚物，其强度得到大大提高，进一步用溶剂洗脱除去核芯材 料制得了“中空”纳米胶囊。 三、将RAFT细乳液界面聚合制备纳米胶囊技术拓展到反相细乳液聚合中，合成了 PNIPAM包裹Na2S04的温敏响应性纳米胶囊，直径为100～250 nin之间，壳层厚度约 为30 nna。 关键词：RAFT，界面聚合，细乳液聚合，反相细乳液聚合，纳米胶囊。 IV

材料表面与界面课后思考题胡福增

第一章 1.试述表面张力（表面能）产生的原因。怎样测试液体的表面张力 （1）原因 液体表面层的分子所受的力不均匀而产生的。液体表面层即气液界面中的分子受到指向液体内部的液体分子的吸引力，也受到指向气相的气体分子的吸引力，由于气相吸引力太小，这样，气液界面的分子净受到指向液体内部并垂直于表面的引力作用，即为表面张力。这里的分子间作用力为范德华力。 （2）测试 ①毛细管上升法 测定原理 将一支毛细管插入液体中, 液体将沿毛细管上升, 升到一定高度后, 毛细管内外液体将达到平衡状态, 液体就不再上升了。此时, 液面对液体所施加的向上的拉力与液体总向下的力相等。则γ=1 /2(ρl-ρg)ghrcosθ (1) (1)式中γ为表面张力, r为毛细管的半径, h为毛细管中液面上升的高度,ρl为测量液体的密度,ρg为气体的密度( 空气和蒸气) , g为当地的重力加速度, θ为液体与管壁的接触角。若毛细管管径很小, 而且θ=0 时, 则上式(1)可简化为γ=1/2ρghr (2） ②Wilhelmy 盘法 测定原理

用铂片、云母片或显微镜盖玻片挂在扭力天平或链式天平上, 测定当片的底边平行面刚好接触液面时的压力, 由此得表面张力, 公式为: W总-W片=2γlcosφ 式中,W总为薄片与液面拉脱时的最大拉力,W片为薄片的重力, l为薄片的宽度, 薄片与液体的接触的周长近似为2l, φ为薄片与液体的接触角。 ③悬滴法 测定原理 悬滴法是根据在水平面上自然形成的液滴形状计算表面张力。在一定平面上, 液滴形状与液体表面张力和密度有直接关系。由Laplace 公式, 描述在任意的一点P 曲面内外压差为 式中R1, R2 为液滴的主曲率半径; z 为以液滴顶点O为原点, 液滴表面上P 的垂直坐标; P0 为顶点O处的静压力。 定义S= ds/de式中de为悬滴的最大直径, ds为离顶点距离为de处悬滴截面的直径再定义H=β(de/b)2 则得γ= (ρl-ρg)gde2/H 式中b为液滴顶点O处的曲率半径。若相对应与悬滴的S值得到的1/H为已知, 即可求出表(界) 面张力。即可算出作为S的函数的1/H值。因为可采用定期摄影或测量ds/de 数值随时间的变化, 悬滴法可方便地用于测定表(界)面张力。 ④滴体积法 测定原理

1 高分子化学实验的基础知识和对苯二甲酰氯与己二胺的界面聚合

高分子化学实验教案（1） 一、实验内容： 高分子化学实验的基础知识和对苯二甲酰氯与己二胺的界面聚合 二、实验目的与要求： 1、了解高分子化学实验的基础知识； 2、了解聚合反应装置、聚合体系的除湿除氧技术、常见引发剂的提纯、聚合 物的分离与纯化； 3、掌握界面聚合的基本原理； 4、掌握苯二甲酰氯与己二胺界面聚合的实施方法和注意事项。 三、实验教时: 6教时 四、实验指导 （一）（一）高分子化学实验的基础知识 由于聚合物产量大、品种多、应用广、经济效益高，因此现代高分子工业发展迅猛。并随着与生物学、信息学、医学等多学科的日益交叉渗透，高分子科在人类的经济和社会生活中占据着越来越重要的地位，渗透到许多的科学技术领域和部门。现在每年全球生产约2亿吨聚合物材料，以满足全世界60亿人的各种使用需要。相应地，社会对高分子专业人才的需求量也越来越大，因此越来越多的高校开设高分子方面的专业课程。 高分子化学是一门实验性很强的学科，作为基本技能的训练，高分子化学实验是高分子教学的重要环节。高分子化学与有机化学有着密切的关系，许多高分子化学反应都是在有机化学实验技术的的基础之上，许多操作都有共同之处，但高分子合成毕竟不同于有机合成，对反应的实施与控制有自己的特点，对仪器设备要求也有所不同，因此有必要进行专门的高分子化学实验技能的训练。 1、聚合反应装置 2、聚合体系的除湿除氧 3、单体的纯化与贮存 4、常见引发剂（催化剂）的提纯 5、聚合物的分离与提纯 （二）实验室规则 A、切实做好实验前的准备工作； B、进入实验时，应熟悉实验室的电器开关、灭火器材、急救药品的放置位

置和使用方法； C、实验时要遵守纪律、保持安静； D、遵从教师的指导，按照实验教科书所规定的步骤、仪器的使用方法、试 剂的用量进行实验 E、应经常保持实验室的整洁； F、爱护公共仪器和工具，使用完后应放在指定的地方，并保持整洁； G、实验完毕，值日生要清理实验室，并做到关电、关水、关灯、关窗和关 门。 （三）高分子实验室安全知识 由于有机化学实验所用的药品多数是有毒、可燃、有腐蚀性或有爆炸性的，所用的仪器大部分是玻璃制品，所以，在有机化学实验室中工作，若粗心大意，就容易发生事故。如割伤、烧伤，乃至火灾，中毒或爆炸等，必须认识到化学实验室是潜在危险的场所。然而，只要我们经常重视安全问题，提高警惕，实验时严格遵守操作规程，加强安全措施，事故是可能避免的。 （四）实验室的安全守则 A.验开始前应检查仪器是否完整无损，装置是否正确，在征得指导教师同意之后，才可进行实验。 B.实验进行时，不得离开岗位，要注意反应进行的情况和装置有无漏气和破裂等现象。 C.当进行有可能发生危险的实验时，要根据实验情况采取必要的安全措施，如戴防护眼镜、面罩或橡皮手套等，但不能戴隐形眼镜。 D.使用易燃、易爆药品时，应远离火源。实验试剂不得入口。严禁在实验室内吸烟或吃食物。实验结束后要细心洗手。 E.熟悉安全用具如灭火器材、砂箱以及急救药箱的放置地点和使用方法，并妥善爱护。安全用具和急救药品不准移作它用。 （五）对苯二甲酰氯与己二胺的界面聚合 1、界面聚合原理 界面聚合是将两种单体分别溶于互不相溶的两种溶剂中，再将这两种溶液倒在一起，在两相界面上进行缩聚反应，聚合物产物不溶于溶剂中，在界面处析出。如己二胺溶于水中，癸二酸溶于氯仿中，放在烧杯内，搅拌，在室温下界面出迅速反应，用玻璃棒拉出纤维，水相中加适量的碱，以中和副产物氯化氢。否则氯

界面法缩聚尼龙66

一、实验目的 1.了解缩合聚合过程； 2.了解xx-66的特点与用途。 二、实验原理 界面缩聚是将两种互相作用而生成高聚物的单体分别溶于两种互不相溶的液体中(通常以水和有机溶剂)，形成水相和有机相，当两相接触时，在界面附近迅速发生缩聚反应面生成高聚物。界面聚合一般要求单体有很高的反应活性，实验室制备尼龙-66一般采用己二胺和己二酰氯。其中酰氯在酸接受体存在下与胺的活泼氢起作用，属于非平衡缩聚反应。己二胺水溶液与己二酰氯的四氯化碳溶液相混合，因胺基与酰氯的反应活性都很高，在相界面上马上生成聚合物的薄膜。 反应方程式如下： n NH2(CH2)6NH2 + n ClOC(CH2)4COCl NaOH [-NH（CH2）6－NHCO(CH2)4CO]n 己二胺己二酰氯聚酰胺 三、药品与仪器 己二酸、二氯亚砜、二甲基甲酰胺、己二胺、己二酰氯、水、四氯化碳、氢氧化钠、盐酸；圆底烧瓶、回流冷凝管、氯化钙干燥管、油浴设备、蒸馏装置、氯化氢气体吸收装置；烧杯、玻璃棒、铁架台 四、实验步骤 1.己二酰氯的合成 在回流冷凝管上方装氯化钙干燥管，后接氯化氢吸收装置，然后装在圆底烧瓶上。在圆底烧瓶内加入己二酸10克和二氯亚砜20ml，并加入两滴二甲基甲酰胺（生成大量气体），加热回流反应2h左右，直到没有氯化氢放出。然后将回流装置改为蒸馏装置，先利用温水浴，在常压下将过剩的二氯亚砜蒸馏出。再将水浴再改换成油浴（60℃~80℃），真空减压蒸馏至无二氯亚砜析出。再继续进行减压蒸馏，将己二酰氯完全蒸出。

2.xx-66的合成 在烧杯Axx加入100ml水、己二胺 4.64g和氢氧化钠 3.2g。在另一烧杯B中加入精制过的四氯化碳100ml和合成好的己二酰氯 3.66g。然后将A中的水溶液沿玻璃棒缓慢倒入B中，可以看到在界面处形成一层半透明的薄膜，即尼龙-66。将产物用玻璃棒小心拉出，缠绕在玻璃棒上，直到反应结束。再用3%的稀盐酸洗涤产品，再用去离子水洗涤至中性后真空干燥，最后计算产率。 五、产品性质 1.己二酰氯Adipoylchloride[111-50-2]分子质量： 183.03，无色或淡黄色液体。沸点126（ 1.60kPa），105-107℃（ 0.27kPa），相对密度 0.963，折射率 1.4263，闪点50℃。能与醚及苯混溶，有水及醇中分解。 2.尼龙-66 nylon 66/PA 66 [-NH（CH2）6－NHCO(CH2)4CO]n半透明或不透明乳白色结晶形聚合物，具有可塑性。密度 1．15g／cm3。熔点252℃。脆化温度-30℃。热分解温度大于350℃。连续耐热80-120℃,平衡吸水率 2．5％。能耐酸、碱、大多数无机盐水溶液、卤代烷、烃类、酯类、酮类等腐蚀，但易溶于苯酚、甲酸等极性溶剂。具有优良的耐磨性、自润滑性，机械强度较高。但吸水性较大，因而尺寸稳定性较差。广泛用于制造机械、汽车、化学与电气装置的零件，如齿轮、滚子、滑轮、辊轴、泵体中叶轮、风扇叶片、高压密封围、阀座、垫片、衬套、各种把手、支撑架、电线包层等。亦

聚合物表面_界面表征技术进展

V o l.14高分子材料科学与工程N o15　1998年9月POL Y M ER M A T ER I AL S SC IEN CE AND EN G I N EER I N G Sep t.1998 聚合物表面 界面表征技术进展Ξ 邱清华 贾德民 (华南理工大学高分子材料科学与工程系,广州,510641) 摘要　综述了聚合物表面 界面表征技术的进展,具体叙述了离子谱(ISS、S I M S)、电子谱(XPS)、离子谱和电子谱联用(XPS2SS I M S)、隧道显微镜(STM)、原子力显微镜(A FN)等在表征聚合物表面 界面的原理及应用。全文包括主要参考资料33篇。 关键词　表征技术,聚合物,表面 界面 聚合物表面 界面的性质直接影响到材料的加工、性能及应用,如粘合、共混、复合、摩擦磨损等,特别是对新型聚合物及其复合材料的研究,其表面 界面的表征显得尤为重要,因它有助于了解表面 的组成、结构形态等,从而推断材料的许多物理化学性质。所以聚合物表面 界面表征不仅是一种基础理论工作,而且还能解决诸多实际应用问题。 目前较为常用和先进的聚合物表面 界面表征技术有:离子散射谱(ISS)、二次离子质谱(S I M S)、静态二次离子质谱(SS I M S)、俄歇电子谱(A ES)、X 射线光电子谱(XPS)、卢瑟福背散射(RB S)、扫描电子显微镜(SE M)、透射电子显微镜(T E M)、扫描隧道显微镜(STM)、原子力显微镜(A FM)等。每种表征技术都有其特点,对于众多的聚合物和表征目的不同,则需选择不同的分析方法,才能达到预期的效果。T ab.1比较了常用聚合物表面 界面表征技术的一些异同点。 Tab.1　Co m par ison of character ization of poly m er surface i n terface A ES ISS SS I M S RBS XPS T E M SE M incidence particle electron i on i on i on pho ton electron electron em itted particle electron i on i on i on electron electron electron dep th reso luti on<10nm monlayers<1nm<100nm<10nm<10nm<100nm elem ental range excep t H excep t H,L i all excep t H,L i excep t H,H e excep t H excep t H li m it of detecti on>0.1%ppm ppm ppm>0.1%>0.1%>0.1% surface dam age yes yes yes yes no yes yes quantiative analysis sem iquan.sem iquan.difficult sem iquan.quan.quan.quan. 下面所叙为近年来离子谱和电子谱在表征聚合物表面 界面方面的应用及表征的一些进展。 1　离子谱 利用离子束进行聚合物表面分析的技术主要可分为两类,一类是离子散射谱,另一类是二次离子质谱,其它还有离子中和谱、离子诱发俄歇谱和脱附谱等。 1.1　离子散射谱(ISS) 离子散射谱包括低能离子散射谱和高能离子背散射谱(即卢瑟福背散射谱)。它利用惰性气体正离子H e+、N e+、A r+等轰击聚合物表面,与表面原子相碰撞引起运动和能量的变化,然后分析被散射出的离子。它可以用于测定加入聚合物中的稳定剂在表面分离富集[1];按照聚合物C O散射离子强度的不同,可以区别出聚合物的立体结构,如J.A. Gardella用此法研究区别了全同、间同和无规立构聚甲基丙烯酸甲酯[2]。但这种技术在分析聚合物材料方面应用并不广泛,原因是其它表征技术比它能提供更多的表面信息,而且分辨率及灵敏度均比它 Ξ收稿日期:1996-04-08;修改稿收到日期:1996-07-06　联系人及第一作者:邱清华,男,32岁,博士.

界面聚合法

界面聚合法：是将芯材乳化或分散在一个溶有壁材的连续相中，然后在芯材物料的表面上通过单体聚合反应而形成微胶囊。在界面聚合法工艺中，主要采用缩聚反应。对芯材为水溶性的物料，可参照下列描述：将一种多官能度的氨溶解于心材物料中形成混合液，然后被分散到一种水不溶性的溶剂中并形成一定的液滴尺寸，将溶剂可溶的另一种多官能度的异氰酸盐加入到该有机相中，在界面迅速的发生聚合反应而产生胶囊外壳。由于界面反应速度高，所以对于最终产品较难控制。在聚合反应过程中，反应速率、聚合物的分子量与结晶度以及高聚物本身的性质对最终的微胶囊都有较大的影响。在不同条件下形成的壁有不同的结构将会导致不同的扩散性能，要获得较好的缓释性就必须有较厚的壁，相应需用较高浓度的单体，在较高速率下形成的壁具有较高的无定型部分，无定型含量高的聚合物壁要比无定型含量低而结晶度高壁扩散性能好。 界面聚合发生在两种不同的聚合物溶液之间，将两种活性单体分别溶解在不同的溶剂中，当一种溶液被分散在另一种溶液中时，相互间可发生聚合反应。该反应是在两种溶液界面间进行的，界面聚合反应法已成为一种较新型的微胶囊化方法。利用界面聚合法可以使疏水材料的溶液或分散液微胶囊化，也可以使亲水材料的水溶液或分散液微胶囊化。常见的过程为：单体A存在于与水不相混溶的有机溶剂中，称为油相。然后将含单体A的油相分散至水相中，使其呈非常微小的油滴。当把可溶于水的单体B加入到水相中，搅拌整个体系时，则在水相和油相界面处发生聚合反应，结果在油滴表面上形成了聚合物的薄膜，油被包埋在该薄膜之内，得到含油的徽胶囊。反之当把含有单体B的水溶液分散到油相中去．使其分散成非常小的水滴，再将单体A加人到油相中，则可获得含水的微胶囊，由于界面聚合法中连续相与分散相均必须提供活性单体，因此微胶囊化的效率高界而聚合法微胶囊化产品很多。例如：甘油、水、药用润滑油、酶、血红蛋白等 界面聚合法制备微胶囊的过程包括：①通过适宜的乳化剂形成油／水乳液或水／油乳液，使被包囊物乳化；②加人反应物以引发聚合，在液滴表面形成聚合物膜；③微胶囊从油相或水相中分离。在界面反应制微胶囊时，影响产品性能的很重要因素是分散状态。搅拌速度、粘度及乳化剂、稳定剂的种类与用量对微胶囊的粒度分布、囊壁厚度等也有很大的影响。作壁材的单体要求均是多官能度的．如多元胺、多异氰酸酯、多元醇等。反应单体的结构、比例不同，制备的微胶囊的性能也不相同。 采用界面聚合法以对苯二甲酰氯、乙二胺为单体，制备分散蓝2BLN微胶囊; 改性十二水磷酸氢二钠为芯材,分别采用乙二胺和乙二醇与甲苯二异氰酸酯的缩聚产 物作为壁材,制备了十二水磷酸氢二钠微胶囊。 采用界面聚合法制备聚酰胺微胶囊，工艺方便、简单，反应速度快，效果好，不需要昂贵复杂的设备，可以在常温下进行；同时与传统的方法相比，不需要加入固化剂，降低了生产成本。 界面缩聚反应的特点是：两种含有双(多)官能团的单体，分别溶解在不相混溶的两种液体中，缩聚反应在两相界面上进行。在不加搅拌的情况下，两种缩聚反应的单体在界面上接触，几分钟后即形成缩聚产物的薄膜或皮层。在向上抽拉这种薄膜或纤维时，可以得到连续的簿膜或长丝。而缩聚反应在界面上进行下去，直到单体完全耗尽为止。参加聚合反应的单体必须有两类：一类是油溶性的单体，另一类是水溶性的单体，

聚合物表面与界面技术1资料

第1章聚合物表面的表征 物体的表面是物质存在的一种客观形式，固体从体相延伸到表面，最终在表面形成原子及其电子分布的终端，从而导致表面具有体相所不具备的新的特点和新的特征。同时也破坏了物体的连续性，因此，研究物体的表面比研究物体的体相有更大的难度。在表面分析中，由于表面层的光学干涉、表面缺陷、粒度大小等表面变化为微观变化，实测结果往往与常规观察的判断有很大的区别。表面分析实际上是物质的近表面区域的分析(表面分析、薄膜分析和体相分析)。聚合物因自身的特点，其表面的特性在许多技术中都是非常重要的。就聚合物商品的最终用途而言，许多情况下表面性质是关键，其中包括黏结性能、电性能、光学性能和生物体的相容性，以及透气性、化学反映能力等。这些性质的优劣将取决于聚合物表面具有的物理和化学结构。而理解表面特性就需要对聚合物的表面从成分和结构上进行表征，对聚合物进行改性及加入添加剂以满足所需的要求同样需要对聚合物表面进行分析。聚合物表面分析研究的范围很广，主要包括：①表面的组成和表面状态的研究，即对表面上的元素定性、定量分析、元素存在的价态及化学键的研究；②表面电子结构和几何结构的研究；③聚合物的黏性、改性、老化、接枝等的性能和结构方面的信息。 现在应用于聚合物表面分析的技术有很多，基于一个时期以来谱仪的开发，仪器性能及谱图阐释方面的诸多进展，许多表面表征方法趋于成熟。本章将分别介绍红外光谱、X射线能谱、二次质子离谱、扫描电镜显微镜、透射电子显微镜、原子力显微镜等技术在聚合物表面表征方面的应用。 1.1 红外光谱 1．1．1 红外光谱基本原理 红外光谱简称IR。通过红外光照射到物质分子只能激发分子内原子核之间的振动和转动能级的跃迁，因此红外光谱是通过测定这两种能级跃迁的信息来研究分子结构。在红外光谱中，以波长或波数为横坐标，以强度或其他随波长变化的性质为纵坐标。红外辐射光的波数可分为近红外区(10000—4000cm-1)、中红外区(4000—400cm-1)和远红外区(400—10 cm-1)。中红外区是红外光谱应用最广的部分，有机化合物的红外吸收光谱都在此范围。 红外吸收光谱是由于分子不停振动和转动引起的。振动可分两大类：一类是

界面聚合法制备尼龙610实验指导书

实验三、界面聚合法制备尼龙610 一、实验目的 1. 用界面缩聚法制备尼龙-610 2. 进一步加深对界面缩聚过程和特点的理解，并与熔融缩聚进行比较。 二、实验原理 HOOC(CH 2)8COOH + ClSOCl ClOC(CH 2)8COCl + SO 2 + HCl n ClOC(CH 2)8COCl + nNH 2(CH 2)6NH 2 NaOH HO []n NH CH CONH CH OC 6282)()(H + NaCl + H 2O 界面聚合是缩聚反应的特有实施方式，将两种单体分别溶解于不同的两种溶剂中然后将两溶液混合，聚合反应只在界面上进行。它适用于不可逆缩聚反应，并要求单体具有高的反应活性。界面缩聚反应温度较低，一般在0～50℃。 界面聚合具有不同于一般的逐步聚合反应的机理。单体由溶液扩散到界面，主要与聚合物分子链的官能团反应。通常聚合反应在界面的有机相一侧进行，如二胺与二酰氯的聚合反应。界面聚合具有以下特征：两种反应物不需要严格的摩尔比加入；高分子量聚合物的生成与总转化率无关；界面聚合反应一般是受扩散控制的反应。 要使界面聚合反应成功地进行，需要考虑的因素有：将生成的聚合物及时移走，以使聚合反应不断进行；采用搅拌等方法提高界面的总面积；反应过程有酸性物质生成，则要在水相中加入碱；有机溶剂仅能溶解低分子量聚合物，例如二甲苯和四氯化碳可使所有大小的聚癸二酸已二醇酯发生沉淀，而氯仿仅高分子量的聚合物发生沉淀。单体最佳浓度比应能保证扩散到界面处的两种单体为等摩尔时的配比，并不总是1：1。 界面聚合方法以用于许多聚合物的合成，例如，聚酰胺，聚碳酸酯及聚氨基甲酸酯等。这种聚合方法也有缺点，二元酰氯单体成本高，需要使用和回收大量溶剂等。这些缺点使它的工业应用受到很大的限制。 本实验由癸二酸制备癸二酰氯（实验中的试剂及蒸汽对皮肤有刺激性，，制备应在通风厨中进行），进一步采用界面聚合法制备尼龙-610。 三、化学仪器与试剂

材料表面与界面

二O 一四—二O 一五学年第一学期 材料表面与界面 家庭作业 （14级化研1班用 开卷） 题号 一 二 三 四 五 六 七 八 九 十 题分 20 20 20 15 10 15 得分 注意：学号、姓名和所在年级班级不写、不写全或写在密封线外者，试卷作废。 一、表界面的定义是什么？举例说明研究材料表界面现象的重要意义。 答：自然界的物质通常以气、液、固三相存在。任何两相或两相以上的物质共存时，分为 5大类，分别为气-液、气-固、液-液、液-固、固-固接触面。我们把气-液、气-固接触面称 为表面；把液-液、液-固、固-固接触面称为界面。 材料的表面界面对材料整体性能具有决定性的影响,材料的硬化、腐蚀、印刷、涂膜、 黏结、复合等都与材料的表界面密切有关。 二、溶质加到溶剂中可引起其表面张力的变化，简述溶质浓度对溶剂表面张力影 响的三种类型。哪种类型的物质可以称为表面活性剂？表面活性剂如何分类？ 答：三种类型： 1）表面张力随溶质浓度的增加几乎成直线关系上升； 2）表面张力随溶质浓度的增加而下降； 3）加入少量可显著降低溶液的表面张力。 第三种类型的物质可以称为表面活性剂。 按亲水基类型分类：阴离子、阳离子、两性、非离子 按分子量分类：低分子量、中分子量、高分子量 三、简述陶瓷材料表面结构、晶界、相界的特点。 答：陶瓷为无机非金属粉末晶体在一定条件下形成的多晶聚集体。 表面：无论经过多么精细的研磨、抛光处理，其表面都是相当不平整的，除明显起伏外， 还有裂纹和空洞。 晶界：晶界可分为孪晶界、小角度晶界和大角度晶界三种。 相界：相界并不是单纯的一个面而是一个过渡层，有多个分子层。陶瓷经过严格研磨抛 光后，在距表面1微米内，晶粒尺寸与体内明显不同；特别在距表面0.1微米的范围，晶粒 尺寸很细，相界区有非晶态存在。 总分 核分人 吴崇刚 严明

实验四 界面聚缩聚法制备尼龙

实验四 界面聚缩聚法制备尼龙—聚对苯二甲酰己二胺 一、实验目的： 1、学习以己二胺与对苯二甲酰氯进行界面缩聚合反应生成尼龙对苯二甲酰己二胺的方法 2、了解缩聚反应的原理 二、实验原理： 缩聚合反应一般是逐步进行的，生成聚合物的分子量随反应程度的增加而逐步增大。例如二元胺/二元酸的缩聚合反应通常是在200℃以上的温度下慢慢进行，经过大约5～15小时后才可获得高分子量的聚酰胺。 界面缩聚是缩聚反应的特有实施方式：将两种单体分别溶解于互不相容地两种溶剂中，然后将两种溶液混合，聚合反应只发生在两相溶液的界面上。界面聚合要求单体有很高的反应活性，例如己二胺与己二酰氯制备尼龙-66是实验室常用的方法，其反应特征为：己二胺的水溶液为水相（上层），己二酰氯的四氯化碳溶液为有机相（下层）；两者混合时，由于胺基与酰氯的反应速率常数很高，在相界面上马上就可以生成聚合物的薄膜： C C O O Cl Cl +H 2N NH 2C C O O H N N H n 界面缩聚合有下列优点： 1）设备简单，操作容易； 2）制备高分子量的聚合物常常不需要严格的等当量比； 3）可连续性获得聚合物； 4）反应快速； 5）常温聚合作用不需加热。

界面缩聚方法已经应用于很多聚合物的合成，界面缩聚方法已经应用于很多聚合物的合成，例如：聚酰胺，聚碳酸酯及聚氨基甲酸酯等。这种聚合方法也有缺点，二元酰氯单体的成本高，需要使用和回收大量的溶剂等。 三、仪器及药品 烧杯（250ml）两个，玻璃棒。 己二胺0.2克（1.75×10-3 mol），对苯二甲酰氯0.32克（1.75×10-3 mol），水50 mL，四氯化碳50 mL，氢氧化钠1.4克，盐酸。 图1界面缩聚法制备尼龙 （a：氯化胺水的溶液；b：对苯二甲酰氯的四氯化碳溶液） 四、实验步骤 1）图1所示安装好反应装置。 2）将己二胺0.2克及氢氧化钠1.4克放入250 mL的烧杯中，加水50 mL溶解。（标记为A瓶）（注意：夏季气温高时加冰冷却外部，使水温保持在10～20℃）。3）己二酰氯0.2克放入干燥的另一250 mL烧杯中，加入精制过的四氯化碳50 mL溶解。（标记为B瓶）（夏季气温高时亦须用冰从外部冷却烧杯使其溶液温度保持在10～20℃）。[注2] 4）然后将A杯中的溶液沿着玻棒徐徐倒入B杯内。立即在两界面上形成了半透明薄膜，此即尼龙。 5）用玻璃棒小心将界面处的薄膜拉出，并缠绕在玻璃棒上，直至己二酰氯反应完毕。也可以使用导轮，借着重力，观察具有弹性丝状的尼龙对苯二甲酰己二胺可连续不断的拉出。

高分子的表面与界面

纳秒脉冲均匀DBD增强聚合物表面亲水性 摘要:聚合物材料的表面和界面存在着大量的问题。为提高聚合物材料的表面性能,用介质阻挡放电对聚对苯二甲酸乙二酯、聚四氟乙烯薄膜进行表面改性,并研究了纳秒脉冲均匀DBD处理对这些材料亲水性的影响. 关键词:介质阻挡放电;表面改性;聚合物薄膜;亲水性; 0引言 聚合物材料如聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚四氟乙烯(PTFE)等已被广泛应用于国民经济的各个领域,但同时大多数聚合物材料表面能较低,表面亲水性、粘接性较差,大大限制了它们的应用范围。为此,人们采用多种方法对其进行表面改性,以提高其表面性能来适应不同的应用要求。在这些方法中,低温等离子体材料改性技术具有高效节能、无污染、无公害和既能提高材料的表面性能又不影响材料的基体性能等优点. 介质阻挡放电(DBD)是常压下产生低温等离子体的一种有效手段,DBD能够在大气压下产生大体积、高能量密度的低温等离子体,十分适合于对聚合物材料进行表面改性. 区别亲水性与疏水性就看水在与其接触的固体表面上是否能够自动铺展,如果能够铺展成水膜,则称该固体表面是亲水性的;如果不能铺展,而以水滴的形式存在,则称为疏水性的。接触角e是材料亲水性的判据之一,一般接触角e<900称为亲水的,而接触角e>900则是疏水的。 将一液体滴到一平滑均匀的固体表面上,若不铺展,其形状由固液气三相交界处任意两相间的夹角所决定。固液界面经液滴内部至气液界面之夹角为平衡接触角,则将形成一个平衡液滴, 通常规定在三相交界处自如图1一9所示,以e表示。 e与三个界面张力之间的关系满足Young方程

1材料及测试手段 这里采用一套电压和重复频率可调的ns脉冲电源激励DBD.在之前研究的基础上,对聚对苯二甲酸乙二酯(PET)和聚四氟乙烯(PTFE)表面进行改性,通过水接触角测量表征改性前后的表面特性,并研究不同放电条件下DBD等离子体的改性效果. 2种处理的聚合物材料为商用的PET和PTFE薄膜,其厚度分别为0.15和0.08 mm。处理前先将材料剪成60 mm×60 mm,用蒸馏水冲洗去除表面污物,再将其放入丙酮中清洗并浸泡10 min,取出后先用蒸馏水洗净表面残留丙酮,再用酒精清洗并浸泡10 min,最后放置在敞开空气中自然晾干后放入如图实验条件处理. 改性过程中将材料薄膜紧贴在负电极的阻挡介质上表面,施加电压17.5—22.5Kv, 重复频率500—1000Hz,气隙距离1—3mm,处理时间0—30s，在常压空气中进行ns脉冲DBD处理，然后立即进行水接触角测量。 2接触角变化 从图中可以看出，在任意电压下DBD处理后的水接触角均明显下降,且相同处理时间下随着脉冲幅值的增加,所获得的水接触角也逐渐减小,所测得的PET和PTFE的最低水接触角均出现在脉冲幅值22.5KV,处理时间30s.30s之后,聚合物表面亲水性处理效果趋于饱和。

材料表面与界面

《材料表面与界面》课程简介 课程编号：02024915 课程名称：材料表面与界面/Material surface and interface 学分:2 学时：32 （实验：上机：课外实践：） 适用专业：无机非金属材料工程 建议修读学期：第6学期 开课单位：材料科学与工程学院无机非金属材料系 课程负责人：张毅 先修课程：物理化学、材料科学基础 考核方式与成绩评定标准：闭卷考试, 期末考试成绩70%，平时成绩30% 教材与主要参考书目： 教材：胡福增主编.材料表面与界面[M]. 上海：华东理工大学出版社, 2008. 参考书目 [1] 王兆华主编. 材料表面工程[M]. 北京：化学工业出版社, 2011. [2] 赵亚溥主编. 表面与界面物理力学[M]. 北京：科学出版社, 2012. [3] 腾新荣主编. 表面物理化学[M]. 北京：化学工业出版社, 2009. [4] 赵振国主编. 应用胶体与界面化学[M]. 北京：化学工业出版社, 2008. 内容概述： 材料的表界面在材料科学中占有重要的地位。材料表面与界面无机非金属材料工程专业的专业选修课。通过本课程的学习，使学生掌握材料表面与界面的基本概念、基本理论和基本研究方法，为今后在工作中打下有关材料研究和材料表面改性的理论基础。 The surface interface of materials plays an important role in material science. “Material surface and interface”is a specialized optional course of inorganic non-metallic materials specialty. The course mainly introduces the material surface basic concepts, basic theory and basic research methods of the interface. The study of this course is to lay the theoretical foundation for the study of materials and surface modification of materials in the future. 1

材料表面与界面复习题

实用文档 第一章 1.试述表面张力（表面能）产生的原因。怎样测试液体的表面张力？ （1）原因 液体表面层的分子所受的力不均匀而产生的。液体表面层即气液界面中的分子受到指向液体内部的液体分子的吸引力，也受到指向气相的气体分子的吸引力，由于气相吸引力太小，这样，气液界面的分子净受到指向液体内部并垂直于表面的引力作用，即为表面张力。这里的分子间作用力为范德华力。 （2）测试 ①毛细管上升法 测定原理 将一支毛细管插入液体中, 液体将沿毛细管上升, 升到一定高度后, 毛细管内外液体将达到 平衡状态, 液体就不再上升了。此时, 液面对液体所施加的向上的拉力与液体总向下的力相等。则γ=1 /2(ρl-ρg)ghrcosθ(1) (1)式中γ为表面张力, r为毛细管的半径, h为毛细管中液面上升的高度,ρl为测量液体的密度,ρg 为气体的密度( 空气和蒸气) , g为当地的重力加速度, θ为液体与管壁的接触角。若毛细管管径很小, 而且θ=0 时, 则上式(1)可简化为γ=1/2ρghr (2） ②Wilhelmy 盘法 测定原理 用铂片、云母片或显微镜盖玻片挂在扭力天平或链式天平上, 测定当片的底边平行面刚好接触液面时的压力, 由此得表面张力, 公式为: W总-W片=2γlcosφ 式中,W总为薄片与液面拉脱时的最大拉力,W片为薄片的重力, l为薄片的宽度, 薄片与液体的接触的周长近似为2l, φ为薄片与液体的接触角。 ③悬滴法 测定原理 悬滴法是根据在水平面上自然形成的液滴形状计算表面张力。在一定平面上, 液滴形状与液体表面张力和密度有直接关系。由Laplace 公式, 描述在任意的一点P 曲面内外压差为 式中R1, R2 为液滴的主曲率半径; z 为以液滴顶点O为原点, 液滴表面上P 的垂直坐标; P0 为顶点O处的静压力。 定义S= ds/de式中de为悬滴的最大直径, ds为离顶点距离为de处悬滴截面的直径再定义H=β(de/b)2 则得γ= (ρl-ρg)gde2/H 式中b为液滴顶点O处的曲率半径。若相对应与悬滴的S值得到的1/H为已知, 即可求出表(界) 面张力。即可算出作为S的函数的1/H值。因为可采用定期摄影或测量ds/de 数值随时间的变化, 悬滴法可方便地用于测定表(界)面张力。 ④滴体积法 测定原理 当一滴液体从毛细管滴头滴下时, 液滴的重力与液滴的表面张力以及滴头的大小有关。表示液滴重力(mg) 的简单关系式:mg=2πrγ实验结果表明, 实际体积小得多。因此就引入了校正因子 f(r/V1/3), 则更精确的表面张力可以表示为:γ= mg/{2πrf(r/v1/3)}其中m为液滴的质量, V 为液滴体积, f 为校正因子。只要测出数滴液体的体积, 就可计算出该液体的表面张力。