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1、脈沖等離子體技術(shù)是改性膜性能的重要手段之一,與常規(guī)的連續(xù)等離子體相比,等離子體僅在脈沖“通”的狀態(tài)下發(fā)生,這期間單體被引發(fā)活化;在脈沖“斷”的狀態(tài)下,等離子體熄滅,單體在這段時(shí)間進(jìn)行常規(guī)聚合。脈沖等離子體獨(dú)特的聚合原理,加上其低有效處理功率,短的有效處理時(shí)間,低紫外輻射等因素,大大降低了等離子體對(duì)載體膜、單體和聚合物的刻蝕破壞作用,通過脈沖等離子體聚合可以得到與常規(guī)聚合物結(jié)構(gòu)類似的等離子聚合物。
本文采用脈沖等離子體聚合技
2、術(shù),以疏水性聚丙烯(PP)薄膜為基材,分別選取馬來酸酐(MAH)、甲基丙烯酸羥乙酯(HEMA)及醋酸乙烯酯(VAC)等離子體對(duì)聚丙烯膜進(jìn)行改性處理。通過傅立葉紅外(FT-IR)、掃描電鏡(SEM)、接觸角等方法研究了等離子體處理的占空比、功率、時(shí)間、位置等因素對(duì)改性膜表面的化學(xué)結(jié)構(gòu)、聚合量、微觀形態(tài)及親水性能的影響。
以MAH等離子體聚合改性PP膜時(shí),主要研究了等離子高低功率處理下對(duì)改性膜表面結(jié)構(gòu)、聚合量與親水性的變化規(guī)律
3、。FT-IR分析表明,由于MAH聚合物中的酸酐結(jié)構(gòu)易于被破壞,隨著等離子體處理功率以及占空比的變化,酸酐/羧酸結(jié)構(gòu)的比例不斷變化。有效功率相同時(shí),相對(duì)與連續(xù)等離子體處理,脈沖處理下更好的保留了單體結(jié)構(gòu)。由于等離子體聚合時(shí)沉積聚合與刻蝕的共同作用,低功率連續(xù)以及高功率處理時(shí)聚合量隨處理功率升高而降低,而低功率脈沖處理時(shí),隨著處理功率的升高,聚合量先增大后減小,以占空比為350/150時(shí)為最佳條件。SEM的結(jié)果則表明:在等離子體聚合時(shí),改性
4、膜表面伴隨著表面聚合和氣相聚合;低功率時(shí)MAH以氣相聚合為主,高功率時(shí)則以表面聚合為主。改性膜水接觸角測(cè)試發(fā)現(xiàn):隨著處理功率的增大,改性膜親水性減弱,結(jié)合改性膜水解前后的FT-IR分析,得出改性膜表面聚合物交聯(lián)結(jié)構(gòu)增多。另外,隨著水解時(shí)間的延長(zhǎng),可以得到徹底水解的聚合物。
改用HEMA為處理單體時(shí),其在等離子體作用時(shí)以雙鍵聚合,在改性PP膜表面引入酯基及羥基等親水性基團(tuán),改善了膜的親水性。低功率時(shí),無論是脈沖等離子體還是連
5、續(xù)等離子體,聚合物特征峰強(qiáng)度和聚合量都隨著功率的增加先增強(qiáng)然后減弱;而高功率時(shí),聚合物表面等離子體破壞變強(qiáng),尤其功率為40W,膜表面刻蝕嚴(yán)重,聚合物大量被剝離,紅外特征峰減弱。從微觀形貌看,低功率的脈沖等離子體和連續(xù)等離子體下,聚合物形態(tài)都不規(guī)整;而高功率下,聚合物定向生長(zhǎng)態(tài)勢(shì)越來越明顯。有效功率相同時(shí),隨著改性膜位置距右電極距離的減小,聚合物形態(tài)先趨于規(guī)整而后模糊。經(jīng)過等離子體處理后,改性膜表面水接觸角均有顯著的降低。隨著處理功率的增
6、加,膜表面水接觸角逐漸變大,親水性變?nèi)酢?br> 選用VAC為處理單體時(shí),在等離子體的作用之下VAC以雙鍵聚合,在膜表面形成聚醋酸乙烯酯。通過醇解,改性膜表面的聚醋酸乙烯酯部分轉(zhuǎn)化成了聚乙烯醇,使改性膜具有一定的親水性。SEM照片說明:在等離子體的作用下,VAC在載體聚合物的表面進(jìn)行聚合,形成薄膜狀形態(tài)的聚合物;隨著占空比τon/τoff的增加,膜表面的薄膜層骨架變得越來越不清晰;增大處理功率、延長(zhǎng)處理時(shí)間改性膜表面形態(tài)的變化與此
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