低溫等離子體處理及接枝聚合對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聚合物表面失重率與化學結構的影響以及等離子體引發(fā)單體接枝聚合對聚合物的表面改性。 首先，本文詳細研究了氫氣等離子體對PE的表面改性，并利用ATR-FTIR對Ar等離子體對PE表面的作用機理作出了分析。氬氣等離子體處理PE時，當處理時間為70-120s時，失重率達到最大值，當處理功率為62W時，失重率達到最大值。經氬氣等離子體處理，在PE表面產生了新的化學結構。過氧鍵峰面積的影響規(guī)律與失重率相同，

2、當處理時間為70-120s時，過氧鍵峰面積達到最大值，處理功率為62-72W時，過氧鍵峰面積達到最大值。PE經處理，在1640cm<'-1>、1549cm<'-1>和1528cm<'-1>處出現(xiàn)了C=C不飽和雙鍵吸收峰，處理時間為60-70s時，碳碳雙鍵峰面積達到最小值，處理功率為62-72W時，碳碳雙鍵峰面積達到最大值。PE經處理后，2916em<'-1>亞甲基的非對稱伸縮振動、2848cm<'-1>亞甲基的對稱伸縮振動、1463 c

3、m<'-1>亞甲基的非對稱變角振動及719 cm<'-1>亞甲基的面內搖擺振動吸收峰強度都大大降低，處理時間為120s時，吸收峰面積最大，處理功率為62W時，吸收峰面積最大。 其次，本文詳細研究了氮氣等離子體對PE的表面改性，并利用ATR-FTIR和AFM對N<,2>等離子體對PE表面的作用機理作出了分析。實驗表明，PE失重率隨等離子體處理時間的延長而增加，當處理時間為30s時，失重率達到極大值，60s時有極小值，120-480

4、s時失重率基本保持不變。經氮氣等離子體處理，在PE表面產生了新的化學結構。當處理時間為90-210s時過氧鍵峰面積較小，在300s時出現(xiàn)極大值。經處理，PE表面在1630cm<'-1>和1550em<'-1>處出現(xiàn)了C=C不飽和雙鍵吸收峰，處理時間為30s時達到極大值，60-120s時峰面積較小，300s時出現(xiàn)極大值。處理后，2916em<'-1>亞甲基的非對稱伸縮振動、2848ern<'-1>亞甲基的對稱伸縮振動、1463 cm<'-

5、1>甲基的非對稱變角振動及719 cm<'-1>亞甲基的面內搖擺振動吸收峰強度都大大降低，其變化規(guī)律與失重率隨時間、功率的變化規(guī)律相似。PE經處理后，在1340cm<'-1>處出現(xiàn)了一NO<,2>伸縮振動吸收峰，在1270cm<'-1>處出現(xiàn)了C-N伸縮振動吸收峰，處理時間為30s時，吸收峰面積有極大值，90s時有極小值，300s時有極大值．PE失重率隨氮氣等離子體處理變化規(guī)律為：當處理功率為35W時，失重率達到極大值，75W時失重率達

6、到極小值。而氮氣等離子體處理功率對過氧鍵、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，本文詳細研究了等離子體引發(fā)單體接枝聚合對聚合物的表面改性。選取PE為聚合物底材接枝甲基丙烯酸(MAA)，利用ATR-FTIR分析證明了烯類單體己接枝到聚合物薄膜樣品表面。詳細研究了接枝反應條件對接枝率的影響規(guī)律，如接枝反應溫度、反應時間、單體濃度和溶劑。反應溫度愈高，接枝率愈大，當反應溫度達到溶液的沸點時，接枝率急劇增大

7、；隨著時間的延長，接枝率幾乎呈現(xiàn)出線性增長的趨勢；接枝率隨單體濃度的增大而增大。溶劑對接枝反應有較大的影響。當選用(醇+水)作為混合溶劑時，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。當體積比R為O(即選用醇作為單一溶劑)時，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)混合溶劑時的接枝率變化規(guī)律為：PE-g-MAA：(異丙醇+水)>(甲醇+水)>(