[发明专利]常压下空气等离子体引发聚乙烯薄膜接枝丙烯酸的方法

说明书

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域，涉及一种常压下空气等离子体引发聚乙烯薄膜接枝丙烯酸的方法。

背景技术

材料应用极为广泛，人民生活水平的改善，国家的工业建设和国防建设，都离不开材料。尤其是高分子材料发展迅速，主要原因是其较宽的分子量分布，较轻的质量，较小的密度，优良的力学性能，绝缘性能等特点以及结构的多变。但是大量的表面和界面问题，尤其是表面润湿性问题限制了其在某些方面的应用。为适应社会对材料的需求，有必要对聚合物的表面进行润湿性改性。

聚乙烯是由乙烯聚合而制得的一种热塑性树脂，简称PE。聚乙烯是结晶性高聚物凭借其质轻、价廉、无毒、无味、抗腐蚀、低介电常数等优点，被广泛应用于包装、日用品、电器等各个领域。

但是聚烯烃(PP、PE、PS、PVC、PTFE、PMMA)为非极性聚合物，表面和界面问题，使其不润湿，染色性、耐磨性和印刷性差，阻碍了该类材料的推广。

近年来，涂料、油漆和玻璃等行业逐渐要求无机材料具有一定的亲水性能。越来越多科研工作者关注于亲水性无机薄膜的研究。纳米材料的发展为制备亲水性无机薄膜提供了可靠基础。其中关于二氧化硅、二氧化钛、氧化锌等无机薄膜材料的研究最多。二氧化硅除不但拥有优良的亲水性，而且硬度高、耐磨性好、抗侵蚀能力强，最重要的是原料来源广泛。所以防雾玻璃、医疗器械、环境净化等方面常常应用到此种材料。随着研究的深入，通过将不同基材运用纳米粒子薄膜改性，对改善基材表面性能方面具有重大意义。

聚合物表面改性的方法较多，大体可分为化学和物理改性两种。其中前者主要有溶液处理法、紫外照射法、离子注入法、低温等离子处理法等。

溶液处理法是通过溶剂和聚合物表面之间的溶解、吸附或化学反应等达到增大粗糙度及改变表面极性等的目的。王博等采用重铬酸钾-浓硫酸、高锰酸钾-浓硫酸体系改性农用PE薄膜。Liu L采用硅醇盐渗透手段，提高薄膜和基体间的粘附力。MMA水解后，疏水性的表面变成亲水性，主要原因是其中的酯键转变成羧基，而羧基是亲水性的。这种方法虽然要求的设备和操作相对简单，但是长的处理时间使效率低下，重要的是后处理步骤繁琐，而且处理液污染环境。同时，该方法得到的材料力学性能大打折扣。

紫外照射法是将紫外线的高能量作用于材料表面，使产生大量的自由基，这些自由基将作为其他功能性基团的着位点。陈文广等采用紫外光引发固相接枝聚合反应的方法，使聚酯(PET)膜的表面接枝偶氮单体。Wirsen等则先采用光接枝法将马来酸酐接枝于聚酯(PET)表面，后在有机溶剂或水中继续通过羧基的偶联反应链接氟化探针和缩氨酸等，得到表面可锁定大分子的聚合物。这种方法的缺点是受紫外线能量制约，使其处理速度较慢，难以在实际的工业生产中得到推广。

等离子体处理法是通过微波或交流电晕放电等使气体离子体化，其中的高能电子和亚稳态粒子撞击高分子材料表面，使其化学键断裂或重组，进而产生自由基，可与其他功能基团反应。Wang等利用该方法将HPAA接枝到PET聚酯表面上，后将其羧基和苯胺上的胺基反应并氧化，大大提高了PET薄膜的导电率。

与湿化学法相比，等离子体法避免了前者中的烘干、废水处理等程序，因此节约能源且环保。与放射线处理、电子束处理、电晕处理相比，等离子体法作用深度有限，材料基体基本不受影响。等离子体表面处理技术也可以根据需要进行表面敷膜。当下，在材料改性方面，等离子体法应用前景广泛。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种常压下空气等离子体引发聚乙烯薄膜接枝丙烯酸的方法。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种常压下空气等离子体引发聚乙烯薄膜接枝丙烯酸的方法，包括下述步骤：

首先依次用丙酮、无水乙醇、去离子水清洗聚乙烯薄膜5～10min，低温干燥，备用；常压下空气等离子体引发聚乙烯薄膜表面接枝丙烯酸单体进行表面处理，其中，功率为30～100W，气体流量为0.2～0.5sccm，处理时间为2～6min；取出薄膜样品，去离子水洗涤表面，烘干。

优选的，依次用丙酮、无水乙醇、去离子水清洗聚乙烯薄膜8min。

优选的，功率为60W，气体流量为0.3sccm，处理时间为5min。

优选的，取出薄膜样品，去离子水洗涤表面后，用鼓风干燥箱烘干。

本发明的常压下空气等离子体引发聚乙烯薄膜接枝丙烯酸的方法，对聚乙烯薄膜进行了表面改性，提高了其亲水性。

具体实施方式