聚合物的表面改性

1、聚合物的表面改性,聚合物表面特點(diǎn),表面能低化學(xué)惰性表面污染弱的邊界層,表面處理的目的,改變表面化學(xué)組成，增加表面能改善結(jié)晶形態(tài)和表面的幾何性質(zhì)清除雜質(zhì)或脆弱的邊界層,幾種常見的表面處理方法,電暈放電處理火焰處理和熱處理化學(xué)改性光化學(xué)改性偶聯(lián)劑處理等離子體表面改性,電暈放電處理,也稱火花處理，放電產(chǎn)生大量的等離子體氣體及臭氧，與聚烯烴表面分子直接后間接作用，使其表面分子鏈上產(chǎn)生羰基和含氮基團(tuán)等極性基團(tuán)，改善表面的黏附性

2、，達(dá)到預(yù)處理的目的。,應(yīng)用：,電暈處理可使薄膜潤濕性提高，對(duì)印刷油墨等極性物質(zhì)的附著力有顯著的改善，在表面印刷、粘結(jié)、涂層等方面有廣泛的應(yīng)用。 常用于聚烯烴薄膜的表面處理。,優(yōu)、缺點(diǎn),優(yōu)：簡便易行，處理效果好，可連續(xù)生產(chǎn)、易調(diào)控、無污染 。缺：電暈預(yù)處理后的效果不穩(wěn)定，　　　　　　　　　　　　　　處理后最好立即印刷、復(fù)合、粘結(jié)。,火焰處理和熱處理,所謂火焰處理法就是采用一定配比的混合氣體，在特別的燈頭上燒，使其火焰與聚烯烴表面直接

3、接觸的一種表面處理方法；熱處理則是將聚合物暴露在空氣中。 高聚物表面經(jīng)火焰和熱處理時(shí)，表面可別氧化引入含氧基團(tuán)。,應(yīng)用：,工業(yè)上用于處理聚烯烴、聚縮醛、聚對(duì)苯二甲酸乙二酯等。,優(yōu)、缺點(diǎn)：,優(yōu)：成本低廉缺：易導(dǎo)致基材變形，甚至燒壞產(chǎn)品。所以，目前主要用于聚烯烴制品的表面處理。,化學(xué)改性,化學(xué)處理是用化學(xué)試劑浸洗高聚物，使其表面發(fā)生化學(xué)和物理的變化。,化學(xué)改性方法,堿洗含氟聚合物酸洗聚烯烴、ABS和其它聚合物碘處理

4、其它,堿洗含氟聚合物,用液氨中的鈉-氨絡(luò)合物或鈉-萘絡(luò)合物/THF溶液處理含氟高聚物。處理后含氟高聚物的表面張力、極化度、可潤濕性都顯著提高。,萘鈉溶液處理具體步驟：,1：1（mol）的鈉：萘/THF溶液，在裝有攪拌器及干燥管的三口瓶中反應(yīng)2h直至溶液完全變成暗棕色。將含氟聚合物浸泡其中1-5min，密封，使聚合物表面變黑（深度約1µm）取出用丙酮洗，除去過量有機(jī)物。用蒸餾水洗凈。,不足：,處理材料表面變黑，影響有色導(dǎo)

5、線的著色。面電阻在高濕下略有下降處理后的表面在陽光、加熱下粘結(jié)性能降低。,酸洗聚烯烴、ABS和其它聚合物,工業(yè)中用鉻酸洗液作為清洗液。還可以用：硫酸銨－硫酸銀溶液；雙氧水；高錳酸鉀－硝酸；氯磺酸；王水等。,鉻酸洗液作用機(jī)理：,鉻酸清洗液主要是清除無定形或膠態(tài)區(qū)，處理后聚合物表面形成復(fù)雜的幾何形狀，使聚合物表面的潤濕性和粘合性均大大提高。在ABS表面，鉻酸主要腐蝕丁二烯橡膠粒子，在表面產(chǎn)生許多空穴，造成大量的機(jī)械固著點(diǎn)，有利于噴鍍

6、金屬。,鉻酸處理具體步驟：,重鉻酸鈉（鉀）５份，蒸餾水８份，濃硫酸１００份，配置處理液。將聚烯烴在處理液中浸泡，室溫下浸泡１－１．５ｈ，６６°Ｃ－７１ °Ｃ條件下浸泡１－５ｍｉｎ，８０ °Ｃ－８５ °Ｃ處理幾秒鐘。,不足：,大量算廢液產(chǎn)生，污染環(huán)境。,光化學(xué)改性,用紫外光照射高聚物表面可引起化學(xué)變化，改進(jìn)聚合物的潤濕性和粘結(jié)性。,紫外光應(yīng)用于聚合物表面改性最早可追溯到1883年，當(dāng)纖維素暴露于紫

7、外光和可見光時(shí)，能觀察到發(fā)生了化學(xué)變化。1957年Oster報(bào)道了用紫外光進(jìn)行接枝聚合改性聚合物表面。近年來，光化學(xué)改性已從簡單的表面改性發(fā)展到表面高性能化、表面功能化、接枝成型方法等高新技術(shù)領(lǐng)域。,紫外光因其較低的工業(yè)成本以及選擇性使得紫外光接枝受到重視。,偶聯(lián)劑處理,偶聯(lián)劑是一種同時(shí)具有能分別與無機(jī)物和有機(jī)物反映的兩種性質(zhì)不同的官能團(tuán)的低分子化合物。,1947年Wiff等第一次從分子角度解釋了表面處理劑在界面中的狀態(tài)。此后，許

8、多研究者從事偶聯(lián)劑反應(yīng)機(jī)理的研究，證實(shí)偶聯(lián)劑的兩種基團(tuán)分別與無機(jī)物和樹脂生成了化學(xué)鍵。同時(shí)，玻璃纖維增強(qiáng)塑料的發(fā)展又促進(jìn)了各種偶聯(lián)劑的合成和生產(chǎn)。,偶聯(lián)劑種類,硅烷偶聯(lián)劑有機(jī)硅氧化偶聯(lián)劑鈦酸酯偶聯(lián)劑,應(yīng)用:,硅烷偶聯(lián)劑的應(yīng)用比較廣泛。改善室溫固化硅橡膠與金屬的粘合增強(qiáng)酚醛樹脂粘結(jié)砂輪環(huán)氧樹脂包封云母電容水電站工程中環(huán)氧樹脂與水泥的耐久性粘合氟橡膠與金屬的粘合密封玻璃纖維增強(qiáng)尼龍制造耐沖擊的織布梭子,等離子體表面改性,等

9、離子體可定義為一種氣體狀態(tài)物質(zhì)，其中含有原子、分子、離子亞穩(wěn)態(tài)和它們的激發(fā)態(tài)，還有電子。而正電荷類物質(zhì)與負(fù)電荷類物質(zhì)的含量大致相等。等離子態(tài)被稱為“物質(zhì)的第四態(tài)”。,等離子體種類：,熱等離子體冷等離子體混合等離子體在聚合物表面改性中使用的一般是冷等離子體或低溫等離子體。,作用機(jī)理：,等離子處理可以使聚合物表面交聯(lián)，由于反應(yīng)發(fā)生在聚合物表面，對(duì)本體的損傷不大。反應(yīng)引入極性基團(tuán)可以改善表面的潤濕性和與其他材料的粘結(jié)性，對(duì)表面極端惰性的