激光诱导聚酰亚胺表面改性地研究.pdfVIP

激光诱导聚酰亚胺表面改性的研究 路庆华印杰朱予康 上海交通大学化学化r学院上海200240 聚合物材料的吸收光波长较短，一般在紫外光区，且聚合物分子链中化学键的能量与 紫外激光的能量相当，冈此在激光辐射下，聚合物表面容易引起化学变化，从而改变材料 的表面性能，如溶解性、粘附性、光学性、生物相溶性、电学性和密度和硬度等性能。另 外．激光束还具有无噪音、无污染、易控制，易实现选择性曝光等优点．因此在材料表面 改性、功能化和微细加j二方面具有十分诱人的应用前景[】3]。 本文研究了在激光扫描作用下聚酰亚胺表面所发生的化学变化。实验使用的聚酰业胺 由4，4’二氨基3，3’_二甲基二苯甲烷与3，3’，4．4’-二苯甲酮四酸二酐缩聚而成。激光器为 Nd：YAG脉冲偏振紫外器，脉冲频率和持续长度分别为10Hz和5ns．激光波跃为266nm． 激光能量密度为30ⅢJ／c一。激光束的入射角为200，扫描速率为水平方向O．005∞^、垂直 方向5Ⅲm／s。 图l是聚酰亚胺扫描区与未扫描区的宽扫描电子能谱图，比较阿图可以发现；变化最 明显的是氧和碳峰，激光辐射后聚酰亚胺薄膜表面氧的相对浓度明显升高。氧浓度的提高 町能来自于空气中的氧气和二氧化碳被吸附，也可能吸附韵氧与聚合物分子链的某些基团 发生了氧化还原反应。曝光区碳元素浓度的减少．是由于激光辐射前聚酰亚胺薄膜表面有 油，尽管样品在测试前已用环己烷浸泡过，但在样品转移过程中仍还会有污染。经过激光 辐射后，油污很快在高温下被除去，所以表现出曝光后碳元素浓度比曝光前有明显减少。 这可以通过c：O：N的比值得到证明．曝光前三元素浓度比(1：o：N=17．46：2．4l：1而理论 值c：o：N—13．7：2．86：1，曝光前薄膜表面碳元素的浓度明显高于聚酰亚胺理论值． 图2是聚酰亚胺辐射前后cls和01$的xPs图谱分析：(a)是c原于ls电子的光电能 谱t其中285eV代表c—c、cH和f—N键能，激光辐射后该峰明显减少，而代表c=o键能的 288eV处峰值明显增大，可见材料表面聚合物分子链有部分碳原子发生了氧化反应。(b) 是。原子ls电子的光电能谱。激光辐射后氧峰变高变宽，表明的聚合物表面氧的相对浓度 明显增加，并可能发生了光氧化反应。我们采用计算机软件对cls和叭s电子能谱进行了 曲线拟合，结果无论无论从cls电子能谱图还是从01s电子能谱图都能发现激光辐射区百 新的卜O键生成，键能分别为287．0ev和533．O ev．因此可以得出结论：在激光作用下 聚合物表面发生，化学反应，并生成新的基团一∞OH。 图3是激光照射前后聚酰亚胺的透射红外光潜．曝光前后图谱形状基本相同．但曝光 后羟基对应的3jOOcm+1处吸收峰相对含量变大．而】甲基对应的2800cm一，吸收峰变小。所以 d．143 T以推测有部分甲基被氧化成羧基。 众所阍知，聚酰亚胺薄膜是一种疏水性薄膜、R和其他材料的粘附性荸，通过以ji激 光辐别疗法，u『以在不损伤材料表面的条件下得到亲水性的聚酰亚胺衷面c (a)曝光前 (b)曝光后 图1 聚酰亚胺薄膜表面曝光区与未曝光区宽扫描电子能谱 ……～ ………… 7D00 一～… ，j ……”i — ； j 1厂=_ 絮二黔‘；：：：：；嚣捌J l ： ： f^1 l ，j j a№rl… S ： f i u ，l ，j jil J ：f jI 一： j?i： 一坤oⅢ”_7．㈡j ：