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聚酯(PET)瓶具有质量轻、透明、强度高和可回收等特点,在世界饮料包装市场上已经占有一席之地。然而,PET瓶在用于包装啤酒等酒类产品时,因为气体阻隔性能不够高而难以满足要求。如何提高气体阻隔性能在该市场领域越来越被关注。本文通过等离子体化学气相沉积(PECVD)和等离体浸没离子注入(PIII)技术在聚酯材料表面制备了阻隔碳膜来提高气体阻隔性能。针对膜层阻隔性能以及形变失效行为,自行设计研制了气体透过率测定仪和可调速机械弯折试验机。通过X射线光电子谱分析、接触角测定、光学透过率分析、纳米压痕、摩擦磨损试验、机械弯折试验、气体透过率试验,对膜层的表面特征,光学、力学及气体阻隔性能进行了系统的研究。XPS结果表明膜层中含有少量金刚石结构sp3键,sp3/sp2≈1/10。经表面处理后的PET材料,其表面润湿性、耐磨性、光学透过率都有不同程度的改善。在较高射频功率、基板负偏压、反应气体压强状态下制备膜层的润湿性、耐磨损性较好,而光学透过率较低。同时,C注入样品相对N注入件,润湿性、耐磨损性好,光学透过率低。对PECVD而言,随着N掺入量的增加,膜层的耐磨性提高。C沉积膜层的硬度、弹性模量较基体显著提高。C注入在PET表层形成一硬质层,表面硬度大幅提高。机械弯折试验结果表明,沉积成膜过程中,应选择较高的气压、基板负偏压、射频功率以及适量的N掺杂来制备抗往复弯折的、耐失效性能优越的膜层。而注入件相对沉积件而言,由于没有明显的界面层,而表现为改性层裂纹间距小,但没有完全开裂,具有优良的耐失效性能。气体透过率结果表明采用等离子体化学气相沉积和等离体浸没离子注入表面改性技术均可以提高聚酯材料的气体阻隔性能。通过选择匹配的气压、射频功率、沉积时间等参数可以进一步提高膜层的气体阻隔性能,利用PIII,选择适当的离子注入能量、种类也会提高该材料的气体阻隔性,另外利用该技术也可以得到满足不同市场需求、光学透明度不同、阻隔性能优异的阻隔改性层。扫描电子显微镜结果显示表面越平整,缺陷越少的样品阻隔性能越好。