低溫等離子體處理及接枝聚合對(duì)聚合物表面改性的研究.pdf

1、本論文主要研究了低溫等離子體處理對(duì)聚合物表面失重率與化學(xué)結(jié)構(gòu)的影響以及等離子體引發(fā)單體接枝聚合對(duì)聚合物的表面改性。 首先，本文詳細(xì)研究了氫氣等離子體對(duì)PE的表面改性，并利用ATR-FTIR對(duì)Ar等離子體對(duì)PE表面的作用機(jī)理作出了分析。氬氣等離子體處理PE時(shí)，當(dāng)處理時(shí)間為70-120s時(shí)，失重率達(dá)到最大值，當(dāng)處理功率為62W時(shí)，失重率達(dá)到最大值。經(jīng)氬氣等離子體處理，在PE表面產(chǎn)生了新的化學(xué)結(jié)構(gòu)。過(guò)氧鍵峰面積的影響規(guī)律與失重率相同，

2、當(dāng)處理時(shí)間為70-120s時(shí)，過(guò)氧鍵峰面積達(dá)到最大值，處理功率為62-72W時(shí)，過(guò)氧鍵峰面積達(dá)到最大值。PE經(jīng)處理，在1640cm<'-1>、1549cm<'-1>和1528cm<'-1>處出現(xiàn)了C=C不飽和雙鍵吸收峰，處理時(shí)間為60-70s時(shí)，碳碳雙鍵峰面積達(dá)到最小值，處理功率為62-72W時(shí)，碳碳雙鍵峰面積達(dá)到最大值。PE經(jīng)處理后，2916em<'-1>亞甲基的非對(duì)稱(chēng)伸縮振動(dòng)、2848cm<'-1>亞甲基的對(duì)稱(chēng)伸縮振動(dòng)、1463 c

3、m<'-1>亞甲基的非對(duì)稱(chēng)變角振動(dòng)及719 cm<'-1>亞甲基的面內(nèi)搖擺振動(dòng)吸收峰強(qiáng)度都大大降低，處理時(shí)間為120s時(shí)，吸收峰面積最大，處理功率為62W時(shí)，吸收峰面積最大。 其次，本文詳細(xì)研究了氮?dú)獾入x子體對(duì)PE的表面改性，并利用ATR-FTIR和AFM對(duì)N<,2>等離子體對(duì)PE表面的作用機(jī)理作出了分析。實(shí)驗(yàn)表明，PE失重率隨等離子體處理時(shí)間的延長(zhǎng)而增加，當(dāng)處理時(shí)間為30s時(shí)，失重率達(dá)到極大值，60s時(shí)有極小值，120-480

4、s時(shí)失重率基本保持不變。經(jīng)氮?dú)獾入x子體處理，在PE表面產(chǎn)生了新的化學(xué)結(jié)構(gòu)。當(dāng)處理時(shí)間為90-210s時(shí)過(guò)氧鍵峰面積較小，在300s時(shí)出現(xiàn)極大值。經(jīng)處理，PE表面在1630cm<'-1>和1550em<'-1>處出現(xiàn)了C=C不飽和雙鍵吸收峰，處理時(shí)間為30s時(shí)達(dá)到極大值，60-120s時(shí)峰面積較小，300s時(shí)出現(xiàn)極大值。處理后，2916em<'-1>亞甲基的非對(duì)稱(chēng)伸縮振動(dòng)、2848ern<'-1>亞甲基的對(duì)稱(chēng)伸縮振動(dòng)、1463 cm<'-

5、1>甲基的非對(duì)稱(chēng)變角振動(dòng)及719 cm<'-1>亞甲基的面內(nèi)搖擺振動(dòng)吸收峰強(qiáng)度都大大降低，其變化規(guī)律與失重率隨時(shí)間、功率的變化規(guī)律相似。PE經(jīng)處理后，在1340cm<'-1>處出現(xiàn)了一NO<,2>伸縮振動(dòng)吸收峰，在1270cm<'-1>處出現(xiàn)了C-N伸縮振動(dòng)吸收峰，處理時(shí)間為30s時(shí)，吸收峰面積有極大值，90s時(shí)有極小值，300s時(shí)有極大值．PE失重率隨氮?dú)獾入x子體處理變化規(guī)律為：當(dāng)處理功率為35W時(shí)，失重率達(dá)到極大值，75W時(shí)失重率達(dá)

6、到極小值。而氮?dú)獾入x子體處理功率對(duì)過(guò)氧鍵、碳碳雙鍵、硝基和C-N鍵吸收峰面積的影響規(guī)律皆與失重率相同。 另外，本文詳細(xì)研究了等離子體引發(fā)單體接枝聚合對(duì)聚合物的表面改性。選取PE為聚合物底材接枝甲基丙烯酸(MAA)，利用ATR-FTIR分析證明了烯類(lèi)單體己接枝到聚合物薄膜樣品表面。詳細(xì)研究了接枝反應(yīng)條件對(duì)接枝率的影響規(guī)律，如接枝反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間、單體濃度和溶劑。反應(yīng)溫度愈高，接枝率愈大，當(dāng)反應(yīng)溫度達(dá)到溶液的沸點(diǎn)時(shí)，接枝率急劇增大

7、；隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，接枝率幾乎呈現(xiàn)出線性增長(zhǎng)的趨勢(shì)；接枝率隨單體濃度的增大而增大。溶劑對(duì)接枝反應(yīng)有較大的影響。當(dāng)選用(醇+水)作為混合溶劑時(shí)，接枝率隨著水與醇的體積比R(R=V<,H2O>/Vcnmn+IOH)的增加而增加，并呈現(xiàn)出線性的上升趨勢(shì)。當(dāng)體積比R為O(即選用醇作為單一溶劑)時(shí)，PE接枝甲基丙烯酸的接枝率均為零。在相同體積比R的情況下，選用(醇+水)混合溶劑時(shí)的接枝率變化規(guī)律為：PE-g-MAA：(異丙醇+水)>(甲醇+水)>(