高分子材料低溫等離子體改性的研究.pdf

1、高分子材料性能優(yōu)異、用途廣泛，但其應用范圍和使用效應往往受到表面性質(zhì)的制約。因此改善材料的表面性能，比如材料的粘合性能、高分子膜的印刷性、纖維的染色性能等，實現(xiàn)通用高分子材料的功能化是高分子材料研究的重要內(nèi)容。低溫等離子體技術(shù)是一種“干化學”技術(shù)，既能改善高分子材料的表面性能，又不影響本體的性能，是高分子材料表面改性的一種有效手段。本研究選擇典型的疏水性高分子材料包括聚丙烯（PP）非織造布和聚四氟乙烯（PTFE）薄膜，利用常壓和真空等離

2、子體設(shè)備，研究了等離子體的工作氣體、放電氣壓、處理電壓、處理功率、放電頻率、處理時間和氣體流量等對表面改性的影響。對與工業(yè)化技術(shù)密切相關(guān)的樣品處理的均勻性、處理效果的時效性等進行了詳細研究，并進行等離子體引發(fā)接枝聚合研究。主要結(jié)論如下：
　　 ⑴實驗發(fā)現(xiàn)由于設(shè)備的放電形式、織物樣品等固有特征，處理后樣品的改性效果不均勻，利用經(jīng)典的接觸角方法表征PP非織造布的親水性能得到的結(jié)果離散性大，接觸角表征結(jié)果與隨機取點相關(guān)，不適宜表征非織

3、造布類樣品的親水性能。本論文通過實驗確定了采用吸水率作為PP非織造布的親水性能的表征方法，可以有效地對處理效果進行評價。
　　 ⑵常壓介質(zhì)阻擋放電等離子體放電不穩(wěn)定，難以實現(xiàn)材料表面的均勻處理，而且如果控制不當容易損傷樣品。本文針對不同放電條件、不同樣品放置方式等因素進行了一系列實驗，總結(jié)出影響處理效果的關(guān)鍵條件，結(jié)果表明：采用惰性氣體為工作氣體、選用合適的處理強度、樣品均勻布置于處理區(qū)域和保證放電區(qū)域的清潔有利于獲得有效、穩(wěn)定

4、、避免樣品受損的處理效果。
　　 ⑶研究了決定等離子體性質(zhì)的各種處理條件如工作氣體、放電氣壓、處理電壓、處理功率、放電頻率、處理時間和氣體流量等對材料表面改性的影響，利用衰減全反射紅外光譜（ATR-FTI R）對材料表面的化學結(jié)構(gòu)變化進行分析，采用吸水率、接觸角和剝離強度等手段評價材料性能的改性效果。結(jié)果表明，不同工作氣體對PP 非織造布的親水性和PTFE 粘合性能的改善程度有一定的差異。另外，增強處理條件（電壓、功率和時間）有

5、利于增強改性效果，但隨著處理條件的不斷增強，改性效果不再改善，過強的處理條件甚至會對PP 非織造布造成損傷。
　　 ⑷時效性是指處理后的樣品在放置過程中，處理效果隨放置時間衰減的現(xiàn)象。研究不同等離子體改性效果的樣品的時效性以及樣品在不同放置環(huán)境下的時效性發(fā)現(xiàn)，較強改性效果的樣品衰減較慢，高溫環(huán)境可加速等離子體改性效果的衰減，樣品經(jīng)水浸泡后，其改性效果大幅度下降。同時，本文從時溫等效性角度探討等離子體的時效性機理，結(jié)果表明，等離子

6、體處理的時效性與分子鏈段的運動有關(guān)。5、探討了等離子體引發(fā)接枝聚合及其對克服時效性的貢獻：分別在PP非織造布和PTFE薄膜表面接枝丙烯酸或丙烯酰胺，采用ATR-FTI R和掃描電鏡（SEM）分析證明已經(jīng)接枝成功，同時利用稱重法和熱重分析方法進一步檢驗接枝結(jié)果并計算接枝率。經(jīng)接枝處理，PP2非織造布的吸水率由接枝前的150％提高至213％，第二次測試吸水率時，未經(jīng)接枝的樣品下降到66％，而接枝后的樣品經(jīng)多次吸水率的測試43天以后仍為202