聚合物表表面改性.ppt

第3章聚合物的表面改性 引言 3.1化学改性 32光化学改性 3.3表面改性剂改性 34力化学处理 3.5火焰处理与热处理 3.6偶联剂改性 3.7辐照与等离子体表面改性  引言 聚合物表面由于表面能低、化学惰性、表面被污 染以及存在弱边界层等原因,聚合物材料表面常常呈 现出表面惰性和憎水性,比如难于润湿和粘合。所以 对聚合物表面常常需要进行表面处理,以此来改变其 表面化学组成,增加表面能,改善结晶形态和表面形 貌,除去污物,增加弱边界层等,以提高聚合物表面 的润湿性和黏结性等。聚合物表面改性的方法有很多, 如化学改性、表面改性剂法、光改性、力化学改性、 偶联剂改性、辐照改性和等离子体改性等等。这些方 法一般只引起10101nm厚的表面层的物理变化或化 学变化。本章着重介绍聚合物表面改性的一些方法。 返回  3.1化学改性 311化学氧化法 3.1.2化学浸蚀法 3.1.3化学法表面接枝 3.1.4含氟高聚物的改性 3.1.5其他化学改性方法 返回  3.1.1化学氧化法 聚乙烯和聚丙烯是大品种通用高分子材料,但 它们的表面能低,如聚乙烯的表面能只有31mJm2, 属于非极性难粘塑料,这就制约了它们在某些方面的 应用。因此,需对它们进行表面改性。化学氧化法是 较早的用于对聚烯烃进行表面改性的方法,即用氧化 剂处理聚烯烃,使其表面粗糙并氧化生成极性基团  在酸氧化法当中,最为实用的是重铬酸盐-硫酸 体系,标准的铬酸洗液配方为重铬酸钾∶水:浓硫酸 (密度为1.84gcm3)=44:71:885(质量),也可整数化 为5.8:100。处理时控制适当的温度、时间是取得最 佳效果的必要条件。一般情况为在室温下将聚乙烯 聚丙烯在处理液中浸泡1-1.5h,66-71℃条件下浸泡1 5min,8085℃处理几秒钟。  用重铬酸盐-硫酸溶液对聚乙烯、聚丙烯处理之 后,材料的表面张力增加,与水的接触角减小,润湿 性与黏合性大大增加,同时表面形态也发生相应的变 化。用光电子能谱、紫外光谱和红外光谱对反应过的 表面进行分析,结果表明聚烯烃的表面确实存在羟基 羧基、羰基和磺酸基等含氧基团  3.1.12臭氧氧化法 由于臭氧的氧化能力较强,制取方法简单,使用 后的臭氧可简单地通过加热的方法还原为氧气,其本 身不产生任何环境污染,且臭氧发生器价格低廉,不 需要特殊的设备投资,因此利用臭氧氧化法对聚合物 表面进行改性就引起了人们的广泛关注。  通过大量实验结果表明,臭氧氧化处理可有效地 改善聚丙烯表面的亲水性,处理前各种聚丙烯的表面 接触角为97°,临界表面张力为29.5×10-5N/cm: 臭氧氧化处理后,各试样的表面接触角将达到67° 临界表面张力达到360×105Ncm。和其他表面处理 法一样,臭氧氧化处理的聚丙烯表面的亲水性也对应 于保存环境状况而发生经时变化,但这种表面亲水性 的经时变化不影响涂膜的剥离强度,这是因为溶剂处 理中除去的表面层深度大于极性官能团从最外表层向 内部的潜入深度。因此,经臭氧处理的制品可以长时 间保存,在需要时可随时进行溶剂处理后涂装,