离子注入对聚合物材料表面改性的研究与应用进展

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1、维普资讯http://www.cqvip.com第21卷第3期高分子材料科学与工程Vo1．21，No．32005年5月POIYMERMATERIAISSCIENCEANDENGINEERINGMay2005离子注入对聚合物材料表面改性的研究与应用进展陈放，吴洪才(西安交通大学光电技术与太阳能研究所，陕西西安710049)摘要：离子注入对聚合物材料表面改性有着独特的优越性，文中介绍离子注入技术在聚合物材料表面的力学性能、电学性能、光学性能、生物相容性能等方面改性的最新研究与应用进展。关键词：离子注入；聚合物材料；表面改性中图分类号：O631．11文献标识码：A文章编号：100

2、0-7555(2005)03-0050-04在现代科学技术发展中，离子束技术在集高，1×10ions／cm铝离子注人ABS后，其硬成电路、固态工艺、材料科学以及生物医学等各度从原来的0．324GPa增至1．043GPa；4种离个领域中发挥着独特、重要的作用。与其它表面子注人后均可使ABS树脂的耐磨性提高，其中处理技术相比，离子注人具有独特的优越性：1)1×10ions／cm铝离子注人ABS后耐磨性提注人离子在基体中与基体原子相混合，属于非高32倍。包覆处理，不受材料固溶度的限制；2)离子注人尼龙6(PA6)是一种乳白色结晶形聚合后的材料表面不会像镀层或涂层那样出现剥落物，可

3、广泛用于精密机械的齿轮、外壳、电缆护现象；3)离子注人一般在常温、真空条件下进套等，但其刚度小、熔点低，限制了其应用。离子行，整个过程是洁净的，无环境污染，被注人材注人可有效地对尼龙6进行表面改性Is]，将N料不会发生热变形，可保持原有的尺寸精度和注人尼龙6表面，注人能量为450keV，注量为表面粗糙度等[1]。2．5×10¨ions／cm、1．25×10ions／cm，摩擦聚合物材料由于具有成本低廉、容易加工、实验表明，N的注人提高了尼龙6的摩擦系密度小、绝缘性好等优点，已经在各行业得到了数，增强了耐磨性。未注人样品的磨损主要表现大量的应用，但其硬度低、耐磨性差等缺点限制

4、为粘着、塑性变形和疲劳，注人样品的磨损主要了聚合物材料更广泛的工程应用。近年来，人们为磨粒磨损和塑性变形。认识到将离子注人聚合物材料可以改善聚合物超高分子量聚乙烯(UHMwPE)是常用的表面的力学、化学、物理特性，克服材料的种种人工关节软骨材料[．．5]，在长期使用情况下不足。本文主要介绍离子注人技术对聚合物力UHMwPE材料会发生磨损，其碎片会引起生学性能、电学性能、光学性能、生物相容性能等物组织发炎、骨质吸收等不良后果，这是人工关改性的研究和应用进展。节无菌松动的主要因素。采用高能N离子注人可以对UHMWPE表面进行改性，注人能量1离子注入对聚合物材料力学性能的影响为4

5、50keV，注量为5×10Hions／cm、2．5×ABS树脂是一种常用的工程塑料，离子注10¨ions／cm、1．25×10ions／cm。用最接近人技术可以改善其表面硬度和耐磨性比]。将4关节滑液的血浆作润滑剂，发现离子注人后的种剂量(2×10¨ions／cm、1×10ions／cm、5样品磨损率低于未注人离子的样品磨损率L6j。×10ions／cm、1×10"ions／cm)的C、Al、钨离子注人可以改善聚酰亚胺薄膜的磨损Fe、Ni离子注人ABS树脂，结果表明，离子注性能L7．8]。研究表明，增加钨离子注入剂量可增入使ABS表面形成一层交联层，导致硬度提收稿日期：20

6、03—09—04；修订日期：2003·12-O1基金项目：国家自然科学基金资助项目【10075038)作者简介：陈放(1978一)，女，硕士生．联系人：吴洪才．E—mail：wu44@mail．xjtu．edu．el维普资讯http://www.cqvip.com第3期陈放等：离子注人对聚合物材料表面改性的研究与应用进展加薄膜的表面硬度。当注入剂量为5×1O"注入破坏了聚酰亚胺薄膜的折射系数的各向异ions／cm。时，薄膜表面硬度最大，注入剂量为1性特征；3)离子注入导致薄膜改性层的硬度和×10"ions／cm。时，薄膜表面的磨损系数最小。弹性模量分别增加1O倍、6倍。离子

7、注入还可以增强聚碳酸酯(PC)薄膜2．2对介电损耗的影响的表面硬度和耐磨损性能[g]。注入离子为C、Ni离子注入法可以改变聚合物材料的介电损等离子，结果表明，注人2×10ions／cm。C离耗特性。将Si离子注入聚丙烯薄膜材料，在注子可将PC薄膜的耐磨损性能提高19倍，摩擦入能量为55keY，注入剂量为3×10ions／系数减小20；未改性PC薄膜的硬度为0．283cm。时，材料的介电损耗下降了60[1川。将AsGPa，注入C离子后PC薄膜的硬度增加到离子注入聚酯膜材料，注入能量为180keV，注0．712GPa，