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聚合物与金属之间相互作用—形态—性能研究

周青  
【摘要】:金属与聚合物的复合材料在工业中应用广泛,而两者在物理和化学性质方面存在的巨大差异使金属与聚合物组成的复合材料无论是在科学研究和技术应用上都有很高的价值。本文就三种金属(铝,铜,铁)及三种聚合物(乙烯—醋酸乙烯酯(EVA),苯乙烯—丙烯酸(SAA),乙烯—甲基丙烯酸(EMAA))之间的界面特性进行了深入探讨。利用X射线光电子能谱(XPS),反射吸收红外光谱(RAIR)等现代光谱手段以及相关力学性能测试,系统研究了含羰基聚合物与金属的界面特性。 在本文中,利用XPS研究EVA/金属(Al,Cu)的界面成份。通过不同入射角度的测量,确定从聚合物的本体相到界面层的成份含量变化,及其结合能的变化。发现在EVA与Al,Cu的复合体系中,酯基与金属或其氧化物发生络合反应,并以单齿络合结构为主。利用RAIR分析手段结合QUARTIR方法,计算出羰基基团在界面的精确取向,从而得到了界面的分子结构示意图。本文还通过定量计算的方法分析两种体系中的络合反应含量,VA含量,撕裂强度的关系,结果表明,在VA含量低的EVA样品中,撕裂强度与羰基和金属间的络合反应含量有关,而VA含量高的样品中,撕裂强度主要决定于聚合物本体强度。 同样利用XPS对SAA/Al,Cu体系进行考察。研究发现:在SAA/Al的体系羧基的两个特征氧原子结合能相差不大,是一种共振结构的特点,表明羧酸盐结构的存在。SAA/Al的体系通过酸碱或盐桥作用机理形成离子结构;SAA/铜体系则以络合结构为主,盐的形式不明显。由两种体系的RAIR分析得出:SAA/Cu体系的络合程度随AA含量的增加而单调下降,说明了由于氢键作用形成二聚体结构破坏了络合体系。而对于SAA/Al体系,由于羧酸盐离子为界面体系的主要存在形式,因此氢键作用对体系络合程度的影响不大。SAA/Cu体系的络合程度整体高于SAA/Al的体系,从另一方面也证明了前者以络合结构为主。 利用RAIR对EMAA/Fe,EMAA/Cu的体系进行研究证明,前者体系界面以 北京化工大学硕士研究生论文 复杂的络合结构为主,其拨基峰表现出多重分裂。而后者EMAA在界面以梭酸 盐的离子形式存在为主,EMAA与铜表面形成离子化的静电弱相互作用。


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