聚烯烃表面改性对润湿性影响的研究进展

文综述了常用的表面改性方法对聚烯N. Encinas等5为了提高HDPE、的接触角，用XPS及原子力显微镜烃润湿性影响的研究进展。LDPE、PP的表面润湿性，采用常压(AFM)测试处理后的聚烯烃表面的等离子体方法对它们进行了处理。用化学结构和组成、粗糙程度。实验结1等离子体处理接触角测试仪分别测试了等离子体处果表明，蒸馏水的接触角从未处理之理前和处理后不同曝光时间五种液体前的70°减小到500W时的29°再等离子体处理是在聚烯烃等高分(去离子水、硝基甲烷、二碘甲烷、到1000W时的30°，这表明使用O2子材料表面改性中主要利用等离子体甘油、1-5戊二醇)在这三种聚烯烃等离子体处理后聚烯烃表面能增大，中的活性粒子(Ar.O2、N2.NH; 气态表面的接触角，并分别计算处理后曝亲水性增强。通过XPS分析可知，等离子体)轰击材料表面，使材料表光不同时期后表面能的大小。因为引O2等离子体处理后给聚烯烃表面增加面分子的化学键被打开，并与等离子入了-COOH、-C=0、-NH2 等极了氧的自由基组成了-C=0.体中活性自由基结合，在高分子材料性基团，润湿性增大，表面能增大，-COOH、-OH等，增加了粘附性,表面形成极性基团(如-OH,仑- COOH,-C=O,-NH2等)1-1，由总体来看，表面能大约增加了96%。然而当微波能量增加全500W之后，Meng- Gang Yan 等叫采用低温粘附性开始降低，这是由于等离子体于表面增加了大量的极性基团从而能等离子NH3对聚丙烯微滤膜(PP-能量越高，引人的极性基团(-C=O云明显地提高聚烯烃的润湿性，材料表MMs)进行表面处理，以提高PP-或者 - COOH)越厚，导致大量的被面的粘接性、印刷性、染色性等[5。MMs的润湿性。用接触角测试仪测.处理过的聚烯烃表面的-C=O或者.聚烯烃的表面接触角的改变大小主要试表面润湿性，用X射线光电子能-COOH和空气中的水分子发生反应虽与放电量和曝光时间有关，其表面形谱(XPS)和SEM分别观察处理前后生成-OH，从AFM分析可得，未貌与等离子体放电量、曝光时间和采聚丙烯微滤膜结构组织和表面形态的经过处理的聚烯烃表面的均方根粗糙用不同类型的气体有关B.1-1日。变化。结果发现，静滴测接触角从处度为4.841nm,经过O2等离子体能ξ吴云枫等网为了提高PP电池隔理开始后的0-8min，接触角从量为300W、500W、100W 处理后的膜亲水性用大气压氦气/空气介质阻128.2° -直降低到53.7°。从接触均方根粗糙度分别为1.285nm.挡放电(DBD) 等离子体对其表面改角随着处理时间的延长的变化曲线可1.322nm、2.875nm。由此可知，O2性。从PP隔膜表面蒸馏水的接触角知，处理后水在其表面的接触角一直等离子体与聚烯烃表面发生反应，在随氦气/空气DBD处理时间变化的减小到第五天，第五天之后，接触角高于 500W的时候导致大量的-OH曲线可以看出，未经处理PP隔膜表稳步上升。这也许是因为，等离子体生成， 在500W以下均方根数小的比面蒸馏水的接触角为110°左右，而NH3处理聚丙烯微滤膜中，氮离子和未受处理的聚烯烃粗糙度小。随氦气/空气DBD等离子体处理时电子被激活，生成C-H和C-C。结N.Gomathi等2利用射频排放间的增加，隔膜表面蒸馏水的接触角果氢原子建行从聚合物链中被移出，的氩气(Ar)低压等离子体处理PP来逐渐减小，甚至为零。表明等离子体碳的自由基在聚合物链中形成，当处.提高聚丙烯的润湿性。分别用接触角处理后PP隔膜表面亲水性增加，当理后的聚丙烯微滤膜从等离子体反应测试仪、傅里叶变换光谱(FT-IR) .处理时间达到1Ss时，样品表面被蒸堆中取出后，这些碳的自由基被氧化SEM和AFM来检测Ar等离子体对馏水浸润，接触角为零。从扫描电子生成羟基、羰基、羧基等官能团，润PP表面的润湿性、表面化学成分和显微镜(SEM)分析可以发现，经过一湿性提高，然而，由于等离子体改性表面形 态的影响。研究结果表明，未个大气压氦气/空气DBD处理过后，润湿性的不稳定性，接触角减小到第处理之前，去离子水、甲酰胺、二碘等离子体作用对样品表面有刻蚀作五天，之后开始恢复，稳步上升。甲烷在PP表面的接触角分别为用，氦气/空气DBD等离子体中的C.-K.Jung等I在常温下采用97.72°、 75.10° 、 58.95° ，得出带电粒子在电场力作用下不断冲击样O2等离子体法，时间在300s内，功的表面自由能(ys)为27. 94mN/m。品表面，从而使表面粗糙度增加，增率在300- -1000W之间，处理聚烯烃影响等离子体处理效果的四个主要的加了样品表面的润湿性，进而增强了表面， 用接触角测试仪测试不同时间独 立因素，分别是射频功率、压强、样品表面的亲水性效果。不同功率处理后蒸馏水在聚烯烃表面氩气流速、处理时间。通过改变不同42 Word Plestics % 2011 Vol .29 N.8的变量进行实验，最终得到对润湿性乙二醇的接触角从80.5° 减小到16° 。结果表明，这些薄膜的表面的最佳处理效果的一-组条件是射频功率80.1°极性分量和总表面能增加。光极性随着功能化聚合物的增加而增为155W，压强为20.8Pa，Ar 流速接枝后，CPP薄膜表面产生了大量的加。薄膜表面极性的增加减小了液体为16sccm，处理时间为8min。自由基，引人了一些极性基团如在薄膜表面的接触角，从而增大了薄2表面接枝-COOH等，使得材料表面的极性增膜表面的润湿性。加，材料表面的浸润性增加，接触角2.3化学引发接枝接枝改性是指将具有各种功能的极性单体接枝到聚烯烃主链上的一种明显减小，总表面能得到提高。CPP化学引发接枝是指用化学方法在改性方法。接枝改性后的聚烯烃不但薄膜表面的光敏剂在紫外光辐射下很聚烯烃材料表面生产自由基或离子，保持了其原有特性，同时又增加了容易地与AA发生接枝聚合，接枝率再引发单体进行接枝反应。在化学接其新的功能，增加了极性基团，增在一定范围内随辐射时间、辐照强度枝法中，引发剂的作用非常关键，因加了聚烯烃的表面极性，从而改变的增加而增大，在丙烯酸与二苯甲酮为它决定了接枝的途径。工艺复杂,了聚烯烃的表面润湿性。接枝改性在摩尔比为15:1，辐照强度为.难以控制，试剂浪费严重，且反应受对润湿性改变的大小是由接枝率的15 X 103μW/cm2，辐照时间为120 s容器限制，对大型制件处理尤为困大小决定的21-2。接枝率受反应时间、时，薄膜的表面能增加最大。难。使工业应用受到很大限制。反应温度、反应溶剂、单体浓度等的2.2预辐射引发接枝王红啊为提高PE对水的润湿性，影响2。常用的表面接枝方法有:表辐射接枝改性不需要化学引发用以马来酸酐、二乙醇胺为原料合成面光接枝回、预辐照接枝叫、化学接剂，并且辐射引发可使反应能在常温端部带有羟基的超支化聚合物超支化枝吵、等离子体接枝8.39。甚至低温下进行，生产工艺大大简聚合物为接枝剂，在马来酸酐改性2.1 表面光引发接枝化。其在节能、环境保护及产品质量PE板表面进行接枝反应，超支化聚表面光接枝，采用光引发剂，利等方面都较其它改性工艺有无法比拟合物的-0H与马来酸酐水解后的用紫外光在聚烯烃表面接枝马来酸的优势。-CO0H反应，从而接枝到聚乙烯板酐、丙烯酸类等极性单体，提高表面ZHANHAI YAO等叫采用预辐上，再用80C氢氧化钠溶液处理接的润湿性。紫外光对材料的穿透力射接枝法，在双螺杆挤出机中利用恒枝后的聚乙烯板。用JC2000CI静滴差，接枝聚合可严格地限定在材料的定电流、电压、功率分别为7.2接触角/界面张力测量仪测定其对水表面或亚表面进行，不会损坏基体的mA，3MeV，120KW 的β射线电子的接触角，绘出接触角与反应物用量本体性能，紫外光源广及设备成本東，将聚马来酸季戊四醚(PPMM)接的关系曲线，选出最佳表面改性反应低，易于连续化操作，且反应进程易枝到LLDPE上，调节双螺杆挤出机条件。结果表明，聚乙烯表面改性的控制21, 2”。.的转速从75--200转/分，单体浓度最佳反应条件是超支化物与聚乙烯板葛传双等叫采用紫外光表面接枝1-4wt.% (重量分数，基于的质量比为 10，引发剂过硫酸铵质的方法，以二苯甲酮为引发剂，在流.LLDPE100 wt. %)。得到不同接枝率量分数为 0.9%，氢氧化钠的浓度为延聚丙烯(CPP)薄膜的表面.上接枝丙的LLDPE-g-PPMM样品。在室温、1.0mol/L。表面改性后的PE板与烯酸类极性单体，提高薄膜表面的亲环境湿度下，用JY-82接触角测试水的接触角由84.0°减小到50.6°水性。分别对未处理及改性后的CPP仪测 量接枝前后薄膜表面水的接触提高了 PE的亲水能力。薄膜进行接触角的测试，考察了CPP角。 由FT-IR测试所得结果为，随辛志荣等刚以聚氧乙烯和全氟辛膜表面光接枝丙烯酸(AA)行为、接着PPMM单体浓度的增加，随着基基聚 氧乙烯醚(FPEOE)为 起始原料，枝膜的润湿性以及CPP膜的表面能础温度的升高，PPMM 在合成了- -系列的特种氟表面活性剂及的变化，也考察了紫外光照时间、LLDPE--g-PPMM上的接枝率逐渐其丙烯酸酯，再以其作为接枝单体，单体浓度对接枝率的影响，以及不同增大。 从接触角测试结果来看，当接利用反应挤出接枝的方法制备了系列接枝率下接枝膜对水接触角的变化。枝率分别为0, 0.15, 0.27, 0.61,功能化聚乙烯，用FTIR确定了接枝表面光接枝后，薄膜表面二次蒸馏水0.87， 1.16 时，水的表面接触角分别共 聚物的结构和接枝率，用接触角测的接触角从92.3°减小到80.1°，为 89°，79°，64°，39°, 27°，量仪 测量接触角。结果表明当接枝率2011年29卷第8期=阉外型舯43.分别为0.37%， 0.45%， 0.49%，量达到了11.66 %。由接触角测试实O- -Si- -O和Si-O的影响)。o. 50%和0.54%时，将经纯化的聚乙验可以看出，出等离子体预处理之后烯接枝共聚物样品在180C熔融压PE膜接触角变小，将等离子体预处3结语片，在常温下测定其接触角分别为.理和紫外照射引发接枝聚合结合起等离子处理和表面接枝法在一定66.3* , 57.2*. 71.3*, 50.8*和来， PE膜表面的接触角急剧下降，条件"下均能在聚烯烃表面引人极性基46.s* .比ILDPE薄膜常温下与水可以很好地改善其表面的亲水性。 并团，提高聚烯烃材料的表面能，同时的接触角103°低了很多，说明接枝进-步探讨了等离子体复合参数(等提高材料表面的粗糙度，从而解决其共聚物膜的表面极性得到了改善。随离子体处理功率/Ar的流量.Ar的表面自由能低、润湿性差的问题。这着接枝支链中聚氧乙烯分子量的增相对分子量: W/ (FM)、等离子体两种方法各有优缺点。等离子体法处加，接触角逐渐变小，接枝链中聚氧预处理时间、AAm单体浓度以及紫理聚烯烃，对环境污染少，且只涉及乙烯分子量为2000时，接触角最小外照射时间对改善PE膜表面亲水性改变样品的表面化学成分，对聚合物(46.46° )。 支链中聚氧乙烯分子量为的影响。得到改善PE膜表面亲水性内部结构无影响，可保持聚合物固有5000的样品的接触角略有增大，这的最佳条件为:W/(FM) 0.08 -0.10的性质，但是，其处理效果时效性是由于支链中聚氧乙烯分子量较大，.GJ/kg.等离子体预处理时间2min, .差，随着放置时间的延长，改性效果云已具有结晶性，其亲水性减弱，全氟AAm浓度20wt%，紫外照射时间.逐渐减弱持续时间短，从而限制了等碳链的憎水性较强，支链中这两种结30 min.离子体在实际生产中的应用，今后对构共同作用的结果导致接枝率为Cesar Henrique Wanke 等叫为等离子体时效性的原理以及改善时效0.37%的亲水性降低，接触角变大。了同时改变PP表面的化学组成和表性的办法应加强研究。表面光接枝2.4 等离子体引发接枝面粗糙度，先用等离子体处理PP,法，不会损坏基体的本体性能，设备等离子体接枝改性，是在等离子再用喷漆枪在处理过的PP表面喷涂成本低，反应速度快，易于连续化操体激发条件下， 用等离子体将聚烯烃接枝笼形倍半硅氧烷(POSS)， 再在作，且反应进程易控制，但其反应机表面分子的化学键打开并引发等离子等离子体中曝光。通过接触角测试仪理和生产应用都不太成熟。辐射接枝体化学反应，再将具有亲水性的单体可以测得在处理前，水的接触角是操作简便，清洁快速，接枝率易于f挖接枝于活化的聚烯烃表面，以达到改98从在等离子体中曝光后制，无需引发剂和催化剂，但是辐射性的目的，其对材料本体改变不大，0- 15min,接触角一直降至24° ，从接枝的同时，机体性能会受到破坏。仅在表面几个微米厚度上变化，具有15- 19min又升高至52°，从19min化学引发接枝工艺复杂，难以控制，高效、环保、操作方便等特点则。以后，接触角主要保持在53°左右。试剂浪费严重，且反应受容器限制，.董涛等刚采用Ar等离子体对PE .表面粗糙度从从0-15min,增加至对大型制件处理尤为困难，使工业应膜进行预处理，在无光引发剂的条件45nm，15min 之后就稳定了，粗糙用受到很大限制。等离子体接枝能长下，通过紫外照射引发接枝丙烯酰胺度的测试也佐证了经过处理后，PP久保持亲水性，处理时间短，高效、(AAm)于PE膜表面，以改善其亲水表面的组织结构发生了变化。对于由环保、操作方便，具有较好的工业化性。选择N元素含量的变化来表示等离子体处理纳米结构和微结构来前景，是表面改性显示巨大潜力的AAm的接枝率，由XPS分析可知等说，Wohl CJ凹Mirabedini也 得一个。聚烯烃表面改性技术还有很离子体预处理后无紫外照射浸泡接枝出与 上同样的结论。在0- 15min内多，比如，共混改性，熔融接枝，AAm,可以引发AAm的接枝反应，PP表面粗糙度直线增加，水的接触超临界二氧化碳接枝等都可以有效但接枝率很低，N元素含量只有角直线下降， 表明了这个时期，PP提高聚烯烃材料表面的润湿性。随1.41%， 无等离子体 预处理无光引发表面的润湿性主要受表面刻蚀的影着科技的进步，将来提高聚烯烃润剂，紫外照射接枝AAm后的PE的响，当超过15min后，粗糙度基本变湿性的方法会更高效持久、更环保、N元素含量仅为0.68%;而将等离子为常数(大约44nm)，而接触角却是化学工艺更简单。围体预处理和紫外照射接枝聚合结合起增加的，这时候表面润湿性主要是表来可以有效地提高接枝率，N元索含面化学性质的改变(即受含 氧官能团44 Word Plasties ”2011 Vol 29 NOB