光接枝聚合改性
聚合物改性总结

零、绪论聚合物改性的定义:通过物理和机械方法在高分子聚合物中加入无机或有机物质,或将不同类高分子聚合物共混,或用化学方法实现高聚物的共聚、接枝、嵌段、交联,或将上述方法联用,以达到使材料的成本下降,成型加工性能或最终使用性能得到改善,或使材料仅在表面以及电、磁、光、热、声、燃烧等方面赋予独特功能等效果,统称为聚合物改性。
聚合物改性的目的:所谓的聚合物改性,突出在一个改字。
改就是要扬长补短,要发扬和保留聚合物原有的优势,抑制和克服聚合物原有的缺点,并根据实际需要赋予聚合物新的性能。
聚合物改性的三个主要目的:①克服聚合物原有的缺点,赋予聚合物某些高新的性能与功能②改善聚合物的加工工艺性能③降低材料的生产成本总之,聚合物改性就是要在聚合物的使用性能、加工性能与生产成本三者之间寻求一个最佳的平衡点。
聚合物改性的意义:1.新品种的开发越来越困难(已开发的品种数以万计,工业化的三百余种。
资源限制、开发费用、环境污染)2.使用性能的多样化、复杂化,要求材料有多种性能及功能,单一聚合物难以实现。
3.聚合物改性科学应运而生——获取新性能聚合物的简洁而有效的方法。
聚合物改性的主要方法:共混改性;填充改性;纤维增强复合材料;化学改性;表面改性聚合物改性发展概况几个重要的里程碑事件:1942年,采用机械熔融共混法将NBR掺和于PVC之中,制成了分散均匀的共混物。
这是第一个实现了工业化生产的聚合物共混物。
1948年,HIPS1948年,机械共混法ABS问世,聚合物共混工艺获得重大进展。
二者可称为高分子合金系统研究开发的起点。
1942年,制成了苯乙烯和丁二烯的互穿聚合物网络(IPN),商品名为“Styralloy”,首先使用了聚合物合金这一名称。
1960年,建立了IPN的概念,开始了一类新型聚合物共混物的发展。
IPN已成为共混与复合领域一个独立的重要分支。
1965年,Kato研究成功OsO4电镜染色技术,使得可用透射电镜直接观察到共混物的形态,这一实验技术大大促进了聚合物改性科学理论和实践的发展,堪称聚合物发展史上重要的里程碑。
聚偏氟乙烯紫外光接枝改性及其膜的耐污染性能研究

中图分类号:T 2 .;0 4 .2 Q3 54 6 82 文献标 识码 :A
Mo ict no oyV n l e e loie b V- d cdGrf n n s df ai f l( iyi n u rd) yU I u e at ga di i o P d F n i t
】 ,
接枝在聚偏氟 乙烯粉料表 面引入亲水性物质丙烯酸 甲酯 ,然后采用相转移 的方法 制备超滤膜 ,并运用各
种方法对其接枝效果和膜性 能进行 了表 征; 通过膜过滤 蛋 白质实验 , 究了接 枝共 聚物膜 的耐污染情况 。 研
2 实验部 分( 料和方法) 材
21 试 剂 .
聚偏氟 乙烯(V ) R 9 4 P DF :F ・0 ,
g o p r r s n n t e PVDF- - A mb a e ,a h r f e r e o t y c lt a e rk bl r u s a e p e e to h g PM me r n s nd t e g atd g e f me h la r ae h r ma a e y s e e t h ro m a c ft eme r e . r trc n a ta g eo eme f c t epe f r n e o mb a s Pu ewae o t c l n t mbr es ra e d ce e t on h n n h n a u f c e r a swi s h
医用聚氯乙烯材料的表面光接枝改性

血液 的不 相 容性 是 其使 用 中存在 的最 大问 题 , 解 决这个 问题对 医疗卫生 事业 的发展 有着重 要 的意义 。国 内外 早 已开 展了大量 有关 高分 子材 料 的表 面 光 接枝 改性 及 其 机 理 的研 究 ]但 ,
涉 及 医用 P VC材 科 的 较 少 文 也 选 择 了 具 有 本
作 者 茼介 ; 云Jll7 一 )男 , 士 生. 辫 I 96 , 博 ‘
维普资讯
第 3期
解 云川 等 : 医用 聚氯 乙烯 材 辩 的 表 面 光接 柱 改 性
A —— 1 4 m一处 峰 的吸光 度 。 6c 4
即接枝 速 率 较快 而 副反 应最 小 , 以出现 较高 所
成本低 、 反应 区域 易控制 、 高聚物材 料本 体性 对 能影 响小 的光接 枝 法 对 医用 P C材 料 表 面进 V 行改性 。探讨 了光 照时 间 、 应 温度 、 引发剂 反 光 浓度 单体浓 度对 表 面光接枝 效果 的影 响 。 并用 正交法 指 出 了影 响 因素的显 著性 。 采用 F I T—R、 水接触 角表 征结 果 , 接枝 效果 明显 其
( ) ∞
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Fi .2 Ef  ̄ to r diton tm e ¨ O l af o y e ia g f fi a a i i ‘ r i gr tp l m r z to in Fi .4 E fe to n ta o o e l r [o “ g a l o y 1 l f c f i ii t r c n e l a i n 0 t r f p l
.
医用 聚 氯 乙烯材 料 的表 面 光 接 枝 改性
高分子材料表面改性技术考核试卷

标准答案
一、单项选择题
1. C
2. B
3. A
4. D
5. A
6. C
7. B
8. C
9. C
10. B
11. A
12. D
13. D
14. C
15. C
16. A
17. C
18. A
19. B
20. B
二、多选题
1. ABCD
2. ABCD
3. AB
4. ABC
5. ABC
2.等离子体处理通过高能粒子轰击材料表面,产生活性位点,增强表面化学反应性,用于清洗、活化、交联等改性过程,提高材料表面性能。
3.化学气相沉积(CVD)技术在制备涂层中的应用包括热CVD、等离子体增强CVD等,通过气相反应在材料表面沉积薄膜,改变其表面特性。
4.表面改性在生物医学领域的应用如改善植入材料的生物兼容性,通过引入生物活性分子(如羟基、胺基等)减少蛋白质吸附和细胞粘附,降低炎症反应。
B.光刻技术
C.化学腐蚀
D.热压贴合
19.以下哪些改性剂常用于高分子材料表面的化学改性?()
A.酰化剂
B.磺化剂
C.硅烷偶联剂
D.表面活性剂
20.以下哪些技术可以用于高分子材料表面的功能性涂层制备?()
A.化学气相沉积
B.等离子体增强化学气相沉积
C.溶液涂层
D.热喷涂
三、填空题(本题共10小题,每小题2分,共20分,请将正确答案填到题目空白处)
8.以下哪些情况下需要高分子材料表面改性?()
A.提高粘接强度
B.改善抗污染性
C.减少表面缺陷
D.提高导电性
9.在进行高分子材料表面改性时,哪些因素需要重点考虑?()
聚 合 物 改 性

聚合物改性聚合物定义:聚合物即高分子化合物,所谓的高分子化合物,就是指那些由众多原子或原子团主要以共价键结合而成的相对分子量在一万以上的化合物。
聚合物改性通过物理与机械的方法在聚合物中加入无机或有机物质,或将不同种类聚合物共混,或用化学方法实现聚合物的共聚、接枝、交联,或将上述方法联用、并用,以达到使材料的成本下降、成型加工性能或最终使用性能得到改善,或在电、磁、光、热、声、燃烧等方面被赋予独特功能等效果,统称为聚合物改性。
聚合物改性的方法总体上分为: 物理方法化学方法表面细分:共混改性、填充改性、纤维增强复合材料化学改性、表面改性、共混改性:两种或者两种以上聚合物经混合制备宏观均匀材料的过程。
可分为物理、化学共混。
填充改性:向聚合物中加入适量的填充材料(如无机粉体或者纤维),以使制品的某些性能得到改善,或降低原材料成本的改性技术。
纤维增强复合材料又称聚合物基复合材料,就就是以有机聚合物为基体,纤维类增强材料为增强剂的复合材料。
化学改性:在改性过程中聚合物大分子链的主链、支链、侧链以及大分子链之间发生化学反应的一种改性方法。
原理:主要靠大分子主链或支链或侧基的变化实现改性。
改性手段有:嵌段、接枝、交联、互穿网络等特点:改性效果耐久,但难度大,成本高,可操作性小,其一般在树脂合成厂完成,在高分子材料加工工厂应用不多。
表面改性:就是指其改性只发生在聚合物材料制品的表层而未深入到内部的一类改性。
特点:性能变化不均匀种类:表面化学氧化处理,表面电晕处理,表面热处理,表面接枝聚合,等离子体表面改性等适应于只要求外观性能而内部性能不重要或不需要的应用场合,常见的有:表面光泽,硬度,耐磨、防静电等的改性。
接枝反应:以含极性基团的取代基,按自由基反应的规律与聚合物作用,生成接枝链,从而改变高聚物的极性,或引入可反应的官能团。
官能团反应:可以发生在聚合物与低分子化合物之间,也可发生在聚合物与聚合物之间。
可以就是聚合物侧基官能团的反应,也可以就是聚合物端基的反应接枝共聚改性对聚合物进行接枝,在大分子链上引入适当的支链或功能性侧基,所形成的产物称作接枝共聚物。
纳米SiO2表面接枝聚合改性及在PP中的分散

控制高分子包覆产物的粒 径在纳米级状态; 然后 对
纳 米 粒 子及 高 分 子 包 覆 产 物 进 行 了 表 征 , 并考 察 了
改性后 的复合纳米粒子对 聚丙烯 (P 力学性能 的 P) 影响及 其在 P P中的分散效果 。
1 实验 部 分
11 原 料 .
中图 分 类 号 : T 2 .+ Q 3 514
文献 标 识 码 : B
文章 编 号 : 10 — 362 0 )10 3 —4 0 2 19 (0 80 — 0 2 0
无机 纳米粒子填充 改性 高分子复合 材料 以其 优越 的物 理性能 , 尤其是 在材料力学 、 学和 电磁 光
美 国 Ncl 公 司 生 产 的 MA N I 7 0型 傅 里 io t e G A—R 5 叶 变 换 红 外 分 析 测 试 仪 考 察 纳 米 粒 子 表 面 基 团 的
合材料力学性 能下降 。 利用现有 的共 混设备 ( 如双
螺 杆 挤 出 机 、 螺 杆 挤 出 机 、 炼 机 等 ) 纳 米 粒 三 密 对
(S SO )实 现 了对 纳 米 S : P 竹 i , i 的高 分 子 包 覆 , O 并
将 P P粉料 与 P — s : S i 复合粒子 ( 0 含有其 他 助剂) 经高 速混 合 均匀 后 , 15o 的密 炼机 上 在 7 C
密 炼 3 i,然 后 经 平 板 硫 化 机 模 压 ,温 度 10 0m n 7 ℃ , 力 1 a 样 , 条 经 万 能 制 样 机 切 割 后 压 0MP 制 样 放 置 2 , 相 应 国家 标 准测 试 其 力 学 性 能 。 4h 按
实 现 了纳 米 S0 表 面 的高 分 子 包 覆 改性 , 备 了具 有 核 壳 结 构 的 聚 苯 乙烯 接 枝 SO 复 合 纳 米 粒 子 。采 用 傅 里 叶 变 i: 制 i: 换 红 外 光谱 、 射 电 子 显 微镜 对 纳米 SO 粒 子 的表 面结 构 及 其 在 聚丙 烯 (P) 的 分散 状 况 进 行 了表 征 。 果 表 明 , 透 i: P 中 结 接 枝 改性 后 纳 米 SO 粒 子 能 够 在 P i: P基 体 中均 匀 分 散 , 明显 改 善 了 P P复合 材 料 的力 学 性 能 。 关键 词 : 聚 丙烯 苯 乙烯 纳 米 二氧 化 硅 偶联剂 乳 液 聚 合
亚麻织物紫外光接枝丙烯酸的改性

l e a r .S ma e e n t td ta a ly ro rf d p l a rl cd)wa ome n te i nfbi EM i g sd mo s ae h t a e fga e oy( cyi a i n c r t c s fr d o h
,
( . co lf Txi n i t n ut , ainP l eh i U i r t , ai , io i 1 6 3 , hn ; 1 S h o o t a dLg d s y D l o t nc n e i D l n La n g 0 4 C ia e l e hI r a y c v sy a n 1
摘
要 以丙 烯 酸 ( A) 接 枝单 体 , A 为 采用 紫 外 光 ( V 接 枝 的 方 法 对 亚 麻 织 物 表 面 进 行 接 枝 改 性 , 用 红 外 光 谱 u ) 采
( T I ) 扫描 电镜 ( E 对 接枝 聚合 物 进 行 表 征 , F— 和 R S M) 研究 了单 体 质 量 分 数 、 引发 剂用 量 、 V能 量 、 V波 长 、 烯 光 U u 丙
第 3 i卷 第 9期 21 0 0年 9月
纺
织
学
报
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Ve . 1 31.No 9 .
J u n lo xie Re e r h o r a fTe t s a c l
Sp e .,201 0
文 章 编 号 : 2 3 9 21 2 1 0 — 0 4 0 0 5 — 7 ( 0 0) 9 0 8 . 5
中图 分 类 号 : S 1 1 8 T 2 .
UV-n c d ph t g a tn f a r lc a i nt i e a rc i du e o o r fi g o c y i c d o o ln n f b i
聚合物表面改性

聚合物表面改性聚合物表面改性根据方法可以分为以下几种:化学改性、光化学改性、表面改性剂改性、力化学处理、火焰处理与热处理、偶联剂改性、辐照与等离子体表面改性。
一、化学改性化学改性是通过化学手段对聚合物表面进行改性处理,其具体方法包括化学氧化法、化学浸蚀法、化学法表面接枝等。
1.1化学氧化法是通过氧化反应改变聚合物表面活性,例如聚乙烯这种材料的表面能很低,用氧化剂处理聚乙烯,使其表面粗糙并氧化生成极性基团,从而使其表面能增高;在室温下将聚乙烯在标准铬酸洗液中浸泡1-1.5h,66-71℃条件下浸泡1-5min,80-85℃处理几秒钟,也可以达到同样效果;通过臭氧氧化处理可有效地改善聚丙烯表面的亲水性,处理前的表面接触角为97°,臭氧氧化处理后,表面接触角将达到67°。
1.2化学浸蚀法是用溶剂清洗可除去聚烯烃表面的弱边界层,例如通过用脱脂棉蘸取有机溶剂,反复擦拭聚合物表面多次等1.3聚合物表面接枝,是通过在表面生长出一层新的有特殊性能的接枝聚合物层,从而达到显著的表面改性效果。
二、光化学改性光化学改性主要包括光照射反应、光接枝反应。
2.1光照射反应是利用可见光或紫外光直接照射聚合物表面引起化学反应,如链裂解、交联和氧化等,从而提高了表面张力。
如用波长184nm的紫外线在大气中照射聚乙烯能使表面发生交联,粘接的搭接剪切强度提高到15.4Mpa。
2.2光接枝反应就是利用紫外光引发单体在聚合物表面进行的接枝反应,该技术尤其适用于聚合物的表面改性,这是因为紫外线能量低,条件温和,只是在聚合物表面引发接枝聚合反应,很难影响到聚合物本体。
例如对于一些含光敏基(如羰基),特别是侧链含光敏基的聚合物,当紫外线光照射其表面时,会发生反应,产生表面自由基。
三、表面改性剂改性采用将聚合物表面改性剂与聚合物共混的方式是一种简单的改性办法,它只需要在成型加工前将改性剂混到聚合物中,加工成型后,改性剂分子迁移到聚合物材料的表面,从而达到改善聚合物表面性能的目的。
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PET、PE和PP都有纤维产品,目前只有PET已 用作布料,而PE、PP均因染色问题不能商业化,
如果能采用表面改性法解决此问题,则它们的 价格将比PET要便宜得多。
(2)液相法
把光敏剂、单体或其它助剂配在一起制 成溶液,直接将聚合物样品置于溶液中 进行光接枝聚合,也可先将光敏剂涂到 样品上,再放入溶液中。
6.4.2.2 填加或不加敏化剂
(1)不加敏化剂 先将聚合物表面氧化使生成一层过氧化物,
随后在不加敏化剂的情况下再利用紫外 光照射,利用过氧化物分解出的自由基 和单体加成聚合,将希望的单体接枝到 聚合物表面。 PPorPE+MTMP(光稳定剂)→提高膜的稳 定性
(3)食品包装膜
食品包装:印刷、粘接、热封; 对氧、水汽和香味的阻隔性
PE和PP对水汽的阻隔性优良,但对氧的阻隔性 差;
PET、NYLON对氧有较高的隔离性,但对水较 差;
PVDC对氧、水均具有良好的阻隔性,但成膜 性及单独成膜强度差,成本高;
PVQH(聚乙烯醇)是最好的隔氧性薄膜,但因 其溶解于水而难通过蒸煮消毒这一关。
6.4.3.1 薄膜的表 面改性
(1)工业包装膜
问题:PE、PP、PVC、PET→难印刷和难粘接。 印刷之前要进行电晕处理,有时还要涂以特种 底漆,然后使用昂贵的特种印刷油墨,因而成 本很高,且印刷质量也不好。 表面光接枝法:将强极性的亲水基团引入薄膜 的表面,并且由于接枝链与基体薄膜以化学键 相连,该新的表面具有持久性,从根本上改变 现有的塑料薄膜印刷技术。
(4)复合膜
复合膜是塑料薄膜的一种发展趋势。复合膜是指通过 特殊方法把具有不同材质的薄膜层合在一起的多层膜。 但该制造工艺所面临的难题是塑料薄膜的惰性表面难 于粘合,而光接枝法可以从根本上解决该问题。最近 文献曾报道过 "光接枝固化技术",该技术可用于制备 复合膜,主要原理是首先把待固化反应液涂于两层待 层合薄膜之间并压紧、压匀。在紫外光照射下,涂层 中的光敏剂将首先与两薄膜的表面氢作用产生大量自 由基;这些表面自由基随后引发反应液的聚合并固化。 该固化技术的优点如下:
(2)添加敏化剂
敏化剂既可以预先经处理引人到聚合物表面,也可在光照的同时 发挥作用。 制备含敏化剂的聚合物的方法: 一种是把聚合物放人充满敏化剂蒸汽的容器中,可通过温度来 调节吸收的含量,用抽提后称重的方法来测量被吸附的敏化剂的 含量。 另一种方法是把敏化剂溶在某种易挥发的溶剂中,将聚合物放入 该溶液中浸泡,而后取出干燥。 为使敏化剂能很好地附着在聚合物表面,可在敏化剂的溶液中加 入某些聚合物,如醋酸乙烯酯等。然后再将覆有敏化剂的聚合物 放在单体溶液中进行光接枝反应。
氢提取反应法
芳香酮及衍生物在吸收紫外光后,会夺取 聚合物表面的H而还原成烃基,同时生成了 一个表面自由基。
6.4.2 接枝方法
液相接枝和气相接枝 ①气相法:聚合物和反应溶液放在充有惰性气氛
的密闭容器中,加热使溶液蒸发,从而在弥 漫着溶剂、单体和引发剂的气氛中进行光反 应。 优点: 单体和光敏剂以蒸汽形式存在,自屏蔽效应小; 样品表面的单体浓度极低,故接枝效率高。 缺点是:反应慢,辐射时间长。
瑞典皇家工学院利用连续法对纤维进行表面光 接枝反应,将MGA接枝到高强度PE上,用酸 性染料酸橙染色,其染色度增加了3~4倍;而丙 烯酰胺PET纤维体系,用直接染料染色,染色 吸收增加了5.1倍,既可改善PET的吸水率,又 可增加花色品种。
(2)农膜
聚乙烯棚、地膜。用无雾滴棚膜替代普通棚膜 可提高产量15%。 问题:有效期3一4个月,至多6一8个月,国外 如日本的有效期可达两年。 光接枝法,可在薄膜表面与亲水性大的单体接 枝形成亲水层,而膜的本体性能不变,这样将 得到具有永久效果的防雾滴棚膜。 光接枝也可用来合成具有防雾、保温、生物降 解、锄草等性能的多功能地膜。
因基膜与固化粘合剂间以化学键相连, 故产生无界面粘合,大大提高了剥离强 度;
将传统的先改性后复合的两步法合并成 一步工艺,可大大降低生产投资;
由于两基体薄膜是以表面接枝固化的原 理而粘合的,只要薄膜表面含C一H键即 可被层合,而对极性相配无要求。
6.4.3.2 纤维的表面改性
有机纤维的主要市场是复合材料和服装行业。 在复合材料的制备中,增强纤维与基体材料的
检测方法:
先可采用能溶解单体及均聚物的溶剂抽 提接枝后的聚合物,如果是通过化学键 结合,接枝物则不会被溶剂抽提掉。
采用红外光谱 (衰减全反射红外光谱 ATR),检测深度为l0μm左右。
光电子能谱 (ESCA)检测深度l0nm左右,
6·4·3 表面光接枝改性的应用
在高聚物表面接枝聚合不同的单体,可 使高聚物的性能得到很大改善,使材料 的实用性得到提高,从而获得更广泛的 应用。
光接枝聚合改性
1 概述
1 突出特点:既能获得不同于本体性能的 表面特性,又可保持本体性能。
2 早期:射线或电子束高能辐射→伤及到 本体性能
3 紫外光:近些年用于表面接枝改性有较 大发展
4 趋势:简单的表面改性→表面高性能化、 表面功能化、接枝成型方法
6.4.1表面光接枝的化学原理
是实现表面接枝的首要条件是生成表面引发中 心——表面自由基
理想的性能组合可由表面光接 枝法实现
把具有特殊阻隔性能的聚合物接枝于价廉的PE 和PP膜上;
利用光接枝层合技术制备复合膜,例如将 PVOH夹于两PE膜之间,可制成既隔氧又隔水 的高档食品包装膜。
食品或水果保鲜包装中的一种产品是防雾化、 防结露保鲜袋。利用表面光接枝可制得内表面 完全亲水和吸水,而外表面憎水的保鲜袋来满 足这种用途。
①含光敏基聚合物辅照分解法
含光敏基(如羰基),尤其是侧链含光敏基的 聚合物,在UV照射下,表面产生可同 时生成接枝共聚物和均聚物
自由基转移法
安息香类引发剂在紫外光照射下发生均裂,产 生两种自由基:
自由基转移法
在单体浓度很低的情况下,两个自由基均会向 聚合物表面或大分子转移,产生表面自由剂, 引发烯类单体聚合而生成表面接枝链