熱敏高分子涂層的低溫等離子體聚合研究.pdf

1、介質(zhì)阻擋放電是大氣壓環(huán)境下產(chǎn)生等離子體的有效方法，近年來(lái)等離子體技術(shù)用來(lái)對(duì)一些材料進(jìn)行改性，通常有等離子體表面處理、等離子體表面聚合及等離子體表面接枝，在現(xiàn)代化、大規(guī)模的連續(xù)工業(yè)生產(chǎn)中具有十分廣闊的應(yīng)用前景。介質(zhì)阻擋放電由無(wú)數(shù)的微放電組成，這些微放電在時(shí)間上和空間上無(wú)規(guī)則分布，彌漫于整個(gè)放電空間。均勻的介質(zhì)阻擋放電，看起來(lái)就像真空條件下的均勻放電，能夠產(chǎn)生比較均勻的等離子體，這對(duì)表面均勻性要求較高的材料表面改性是十分必要的，也是近年來(lái)研

2、究的熱點(diǎn)。
　　 文中闡述了介質(zhì)阻擋放電的放電機(jī)制和均勻放電產(chǎn)生的有利條件，分析了極板間隙與放電參數(shù)的關(guān)系，給出了極板間隙與放電參數(shù)的關(guān)系圖以及對(duì)放電參數(shù)的優(yōu)化。對(duì)常壓介質(zhì)阻擋放電聚合沉積聚(N-異丙基丙烯酰胺)(PNIPAAm)和2-甲基-2-丙烯酸-2-（2-甲氧基乙氧基）乙酯與聚(N-異丙基丙烯酰胺)(MEO2MA-NIPAAm)的溫敏聚合物進(jìn)行了較為系統(tǒng)的研究。采用自行設(shè)計(jì)的常壓介質(zhì)阻擋放電連續(xù)處理裝置，在全封閉環(huán)境，電

3、極間隙為4mm的條件下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。
　　 首先，在常壓介質(zhì)阻擋放電條件下采用氣體攜帶溶液的方法對(duì)載玻片和聚苯乙烯(PS)培養(yǎng)皿基底表面進(jìn)行改性，并對(duì)改性效果進(jìn)行了研究。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明放電形貌均勻、沒(méi)有絲狀放電現(xiàn)象，放電電流和電壓的曲線為正弦曲線。從掃描電子顯微鏡(SEM)圖像中可以得知，處理后的載玻片和聚苯乙烯培養(yǎng)皿表面變的粗糙，說(shuō)明PNIPAAm聚合沉積在了基底表面。傅里葉紅外光譜(FT-IR)測(cè)試得出的紅外光譜圖中可以看到有C=

4、O伸縮振動(dòng)峰和N-H彎曲振動(dòng)峰的波數(shù)，從而可以得出有PNIPAAm。X射線光電子能譜(XPS)測(cè)試表明在400.6eV處出現(xiàn)了N1s峰，在288.5eV處出現(xiàn)N-C=O，說(shuō)明在聚苯乙烯培養(yǎng)皿上有PNIPAAm存在。最后用自行設(shè)計(jì)的變溫接觸角儀測(cè)試不同溫度下的基地表面接觸角的大小，從變溫接觸角的圖中可以看到，隨著溫度的升高，樣品表面的接觸角是減小的，到32℃達(dá)到最小，在32℃之后就呈現(xiàn)出升高的趨勢(shì)。
　　 其次，在N-異丙基丙烯酰

5、胺(NIPAAm)溶液中加入不同比例的交聯(lián)劑2-甲基-2-丙烯酸-2-（2-甲氧基乙氧基）乙酯(MEO2MA)，研究了不同比例交聯(lián)劑下用常壓介質(zhì)阻擋放電對(duì)基底表面的處理效果。從SEM圖像可以看到在載玻片和PS培養(yǎng)皿基底表面沉積了新型物質(zhì)，且從載玻片的SEM圖像中看到緊密的“米粒”狀物質(zhì)。從紅外光譜圖中可以分析，在基地上確實(shí)聚合沉積了MEO2MA-NIPAAm物質(zhì)。經(jīng)不同交聯(lián)劑含量的溶液處理后的載玻片的表面的接觸角隨溫度的變化關(guān)系圖中可以

6、看出在35℃時(shí)的接觸角是最小的，而且含交聯(lián)劑5％的溶液處理得到的樣品接觸角測(cè)試的效果是最佳的。
　　 最后，考慮到這些溫敏高分子材料的最低臨界溶解溫度(LCST)接近于人體的溫度，本論文研究將NIPAAm溶液和加交聯(lián)劑的NIPAAm溶液分別應(yīng)用到紡織材料上(滌綸機(jī)織布(PET)和聚對(duì)苯二甲基丁二醇酯無(wú)紡布(PBT))，并對(duì)其處理效果進(jìn)行分析。接觸角實(shí)驗(yàn)證明，經(jīng)過(guò)常壓等離子體聚合PNIPAAm(或MEO2MA-NIPAAm)的PB

7、T無(wú)紡布和PET織造布表面潤(rùn)濕性能得到明顯提高;采用自行設(shè)計(jì)的透水實(shí)驗(yàn)裝置對(duì)處理前后的紡織材料進(jìn)行水通量的測(cè)試，透水實(shí)驗(yàn)表明，用常壓等離子體聚合PNIPAAm的紡織材料的透水性能在32℃附近發(fā)生了“飛躍性”的突變，而用常壓等離子體聚合MEO2MA-NIPAAm的紡織材料的透水性能在35℃附近發(fā)生突變。加了交聯(lián)劑之后的紡織材料的透水性能明顯提高。SEM圖像可看出處理后的紡織材料表面變的粗糙。常壓介質(zhì)阻擋放電將這些溫敏溶液應(yīng)用到紡織材料會(huì)有