界面化学论文---界面化学概论

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1、界面化学研究内容概述摘要：界面化学是研究两相界面上所发生的物理化学过程，分析界面性质的变化，进而找出界面变化的普遍规律；从而达到将这些规律运用于实践的目的。在许多技术领域中，很多技术难点与相界面间的物理变化和化学变化有关，研究界面化学，将界面化学的规律运用于这些技术领域中，将在很大程度上更加深入这些领域，改进工业技术，并且开拓新技术。前言近年来，由于界面化学在许多领域的发挥着，以及随着扫描隧道显微镜和原子力显微镜等等先进的仪器的出现，界面化学的研究进入到一个崭新的发展阶段；由于界面化学是研究物质相与相之间交接的区域，涉及化学、物理学、计算机科学、材料科学、生物科学、环境科学、药学等多个学

2、科，本论文根据前人的讲述，主要学习和介绍界面化学部分相关研究内容。其中主要包括界面高分子化学、界面光化学、界面胶体化学、界面环境化学等。正文在界面高分子化学中，界面高分子复合材料中占有很大比例，界面相互作用的强弱决定着高分子复合材料的性能和应用，因此高分子复合材料的界面改性研究有着十分重要的作用和意义。首先，复合材料界面具有以下特点：（1）化学成分与基体和增强物显著不同。界面的原子结构、化学成分和原子键均不同于界面两侧，因而界面性质与界面两侧有着很大的区别，而且在界面上更容易发生化学反应。（2）由于是基体和增强物的过渡区，界面在复合材料内部占有很大的比例。（3）能传递载荷，对产品的物理。

3、化学性能均有很大影响，甚至起到控制作用。由于许多材料的破坏都起源于界面，界面化学的研究变得十分重要。自20世纪60年代初期，美国材料咨询委员会成立了一个研究纤维增强复合材料界面专业组以后，界面问题的研究引起了越来越多研究者的注意和兴趣。高分子复合材料是一种多组分多相材料，它以一种高分子材料为基体，另一种材料为增强体。各种材料的协同作用，使得复合材料的综合性能要优于原组成材料，具有单独组分不具有的独特性能。高分子复合材料可按照对材料性能和形状的要求进行设计，具有力学性能好、耐用性好、减震性好、安全性好、多功能等优点。由于在塑料、橡胶、纤维、涂料、黏合剂等方面的广泛应用，高分子复合材料获得了

4、十分迅速的发展。现在高分子复合材料已经从微米层次向亚微米层次，甚至是纳米层次推进。随之高分子复合材料的界面研究也成为热点内容。组成复合材料的几相材料中至少有两相，一般有一相以熔融流动状态与另一相或其它几相接触,然后进行物化固化反应使相与相之间结合在一起，而两相互相作用的结果即生成复合材料的界面。材料界面的形成可化分为以下四步。一.产生新的表面能和界面能，当两种不同的材料互相接触、混合，一种材料在另一种材料的表面铺展、浸润、吸附时，产生了新的界面能和表面能。则物理吸附所产生的界面粘接强度,将大大超过基体的内聚强度。良好浸润的必要条件是当基体液滴在增强材料表面处于平衡状态时其接触角满足熟知

5、的杨氏公式rLVcosθ=rSV-rSL。二.发生物理相互作用(1)极性相互作用；也叫相似相容原理。一般的来说结构和极性相似的两种材料复合性能较好，不容易分相。(2)静电吸引作用；由于基底和增强材料带有不同的电荷，依靠静电作用，两者的吸附能力增强,增强体则因带有相同的电荷互相排斥、稳定分散。(3)氢键相互作用；一般两种材料，极性都特别强时，易发生此种作用。三.发生化学反应；界面与体相材料相比更容易发生化学反应。当含有活性反应基团的两种材料相接触时界面上比较容易形成化学键。这样增强体就依靠共价键被分散在体相材料中。四.界面形成;经过一系列的物理化学相互作用,最终稳定的新界面形成，由于

6、界面的结构和能量都有所变化，界面的比例又很高，复合材料具备了与原材料不同的性质。在大多情况下，这些步骤同时发生，没有明确的时间界限。界面光化学，目前主要研究了界面光聚合、界面光致变色、界面光电子转移等等。在界面光聚合中，界面光聚合是将单体在界面上形成定向排列的单分子层或多分子层膜，再用光照射使其原位聚合形成聚合物膜。界面定向聚合膜用在探讨固体化学、光物理过程以及细胞膜内的生理现象，如分子识别蛋白质功能与膜组分之间的相互作用。聚合膜可提高LB膜的稳定性，不影响成膜物质所具有的功能，是界面光调控的重要手段。对于亲水部分含有双键、长链的乙烯酯以及不饱和脂肪酸等表面活性剂分子在气-液界面铺展，在

7、极性固体基板上吸附和自组装等均可形成单分子超薄膜。而界面光致变是指单一化合物在两个具有明显不同的吸收光谱的两个状态间的一种可逆的变化，这种变化被电磁辐射单向或双向诱导然而需要注意的是：(1)多组分反应模式两个(A或B)或两个以上的反应组分在光的作用下产生一种或多种产物(P)，这种反应也必须是可逆的(2)环式反应模式或多稳态可逆反应模式在多稳态中，可以通过化学或物理的方法令其中的某些特定态发生变化稳定下来，从而研制不同的器件。(3)多