聚合物材料表面改性技术最新研究进展
聚合物材料的表面改性技术及应用
聚合物材料的表面改性技术及应用引言：聚合物材料在现代工业中起着重要的作用，然而，由于其表面性质的限制，其应用受到了一定程度的限制。
为了克服这一问题，科学家们开发了各种表面改性技术，使聚合物材料具有更广泛的应用领域。
本文将介绍一些常见的聚合物材料表面改性技术及其应用。
一、化学改性技术化学改性技术是通过在聚合物材料表面引入新的化学官能团，改变其表面性质的方法。
其中，最常用的方法是表面接枝聚合。
通过在聚合物表面引入具有特定官能团的单体，然后进行接枝聚合反应，可以改变聚合物表面的化学性质。
这种方法可以使聚合物表面具有更好的亲水性、抗菌性等特性，从而扩展其应用领域。
例如，将聚合物表面接枝亲水性单体，可以制备具有良好润湿性的聚合物薄膜，用于医疗器械、食品包装等领域。
二、物理改性技术物理改性技术是通过物理方法改变聚合物材料表面的性质。
其中，最常用的方法是表面涂覆。
通过在聚合物表面涂覆一层具有特定性质的材料，可以改变其表面的光学、电学、热学等性质。
例如，将聚合物表面涂覆一层导电性材料，可以制备具有导电性能的聚合物薄膜，用于电子器件等领域。
此外，还可以利用等离子体处理、激光照射等方法对聚合物表面进行改性，以提高其光学、机械性能等。
三、纳米改性技术纳米改性技术是利用纳米材料对聚合物表面进行改性的方法。
纳米材料具有较大的比表面积和独特的物理、化学性质，可以在聚合物表面形成纳米尺度的结构，从而改变其性质。
例如，将纳米颗粒添加到聚合物中，可以增强其力学性能和耐磨性。
此外，还可以利用纳米粒子自组装技术制备具有特定结构和功能的聚合物薄膜，用于传感器、光学器件等领域。
四、应用前景聚合物材料的表面改性技术为其应用领域的拓展提供了新的可能。
通过改变聚合物材料的表面性质，可以使其具有更好的耐磨性、抗菌性、润湿性等特性，从而适用于更广泛的领域。
例如，在医疗器械领域，利用聚合物材料的表面改性技术可以制备具有抗菌性能的医疗器械，从而降低感染风险。
聚合物材料的改性与应用
聚合物材料的改性与应用聚合物材料作为一类重要的材料，具有广泛的应用前景。
为了满足不同领域的需求，人们经过不断地研究与改良，开发出了许多改性方法以及相关的应用技术。
本文将介绍一些聚合物材料的改性方法，并探讨它们在不同领域中的应用。
一、改性方法1. 添加填料填料可以提高聚合物材料的性能，比如增加强度、改进耐热性、改善导电性等。
常见的填料包括纳米颗粒、纤维素、碳纤维等。
添加填料的改性方法可以通过挤出、共混等工艺实现。
2. 合金化改性聚合物可以通过与其他合适的材料进行合金化，改变聚合物的性质。
比如与金属合金化可以增加强度和刚度，与陶瓷合金化可以提高耐磨性和耐热性等。
3. 化学改性化学改性是通过引入功能基团或进行聚合反应来改变聚合物的特性。
比如，通过交联反应可以提高聚合物的热稳定性和耐化学性；通过接枝反应可以增加聚合物的附着力和耐老化性。
4. 表面修饰表面修饰可以通过改变聚合物材料的表面性质来得到所需的性能。
比如，通过等离子体处理可以增加聚合物的亲水性和粘附性；通过涂层技术可以提高聚合物的耐磨性和耐腐蚀性等。
二、应用领域1. 包装材料聚合物材料的优良特性使其成为广泛应用于包装领域的理想选择。
通过改性可以提高聚合物材料的耐撕裂性、耐渗透性、耐撞击性等，在食品包装、药品包装、电子产品包装等领域发挥重要作用。
2. 汽车工业改性后的聚合物材料在汽车工业中有着广泛的应用。
例如，通过纳米填料的添加可以显著提高塑料汽车零部件的强度和耐磨性，降低重量，提高燃油效率。
3. 医药领域聚合物材料在医药领域的应用也日益广泛。
通过改性可以提高聚合物的生物相容性、机械性能和药物释放性能等。
例如，改性后的聚合物可以用于制备人工骨骼、医疗器械和药物缓释系统等。
4. 纳米技术聚合物材料与纳米技术结合可以产生许多独特的性能和应用。
通过纳米颗粒的引入，可以改善聚合物的力学性能、导电性能和光学性能等。
这些改性后的聚合物材料在电子学、光电子学和纳米生物技术等领域有着广泛的应用。
材料表面改性的研究现状及其应用
材料表面改性的研究现状及其应用在工业生产和科技研究中，表面改性技术被广泛应用于各种材料的表面处理和改性上，它可以对材料表面的化学、物理和电学性质进行调整，提高材料的机械强度、磨损性、耐腐蚀性、导电性等特性。
本文将介绍当前材料表面改性研究的现状和应用。
一、材料表面改性原理与分类材料表面改性技术的主要目的是通过氧化、还原、质子化、离化等反应，将功能性基团引入材料表面，或改变表面化学状态以达到改善材料性能的目的。
常用的表面改性技术有:1. 化学方法：包括化学还原、化学氧化、化学镀等；2. 物理方法：包括离子注入、等离子体处理、热处理、高能束处理等；3. 生物方法：包括基因工程、酶、激素等的作用。
二、材料表面改性的应用领域材料表面改性技术已经在许多领域中得到了广泛的应用，下面就几个方面来进行说明：1. 质量控制：材料表面改性技术可以提高材料表面的质量，利用化学、物理等方法对材料进行改性处理，提高污染防护和机械抗性等性能，使产品质量更为稳定。
2. 自清洁：在低温等离子处理的作用下，可形成亲水性表面，使污染和尘土更容易被清洁，这种技术被广泛应用于颜料、涂装、医用材料、航空航天、塑料和玻璃等领域。
3. 材料保护与涂装：材料表面改性技术可以有效保护材料，包括防坑、防腐和防水等功能，并能应用于汽车、造船、航空航天等领域。
4. 生物医用：这种方法可通过蛋白质或聚合物材料的修饰获得优良的表面生物相容性，以应用于生物医学领域，如假肢、医用材料等。
三、材料表面改性存在的问题施工技术：材料表面改性需要高精准度的施工技术和相关技术的支持。
精准的施工技术对表面改性效果的影响非常大。
研究人员还需要研究新的改性技术、改善当前技术的可靠性、效率等方面的问题。
应用难以掌握：虽然材料表面改性应用范围广泛，但是只有在对应用程序的了解和协调上取得一定的经验和认识，才能随时解决问题并提供可能的解决方案。
四、结论材料表面改性技术的发展已经成为当前科技和产业内最为重要的领域之一。
聚合物材料的表面改性方法
聚合物材料的表面改性方法聚合物材料是一类具有广泛应用前景的材料，具有质轻、高强度、耐腐蚀等特点。
然而，由于其表面的化学稳定性较差，导致其在某些特殊环境下容易受到损伤。
为了改善聚合物材料的性能，人们通过表面改性方法对其进行处理，并赋予其更多的功能。
本文将介绍一些常见的聚合物材料的表面改性方法。
物理气相沉积（PVD）是一种常见的表面改性方法。
通过将金属等材料以适当的气氛转变为气体态，然后使其在高真空环境中与聚合物材料表面发生反应，从而形成一层新的材料。
PVD能够显著提高聚合物材料的硬度、耐磨性和耐腐蚀性。
此外，PVD还可以通过控制沉积参数来调节材料层的粗糙度和结构，从而实现对材料性能的精确调控。
化学沉积是另一种常见的聚合物表面改性方法。
化学沉积利用化学反应使金属或其他材料以原子或分子的形式沉积在聚合物材料的表面上。
与物理气相沉积不同，化学沉积可以在常压或低压下进行。
化学沉积能够根据反应条件的不同，形成不同厚度、形貌和成分的材料层，从而使聚合物表面的性能得到改善。
例如，通过化学沉积薄层二氧化硅，可以增强聚合物材料的耐候性和耐磨性。
离子注入是一种通过将离子注入到聚合物表面来改变其性能的方法。
离子注入可以显著改变聚合物的化学结构和表面性质，从而实现对材料性能的调节。
通过控制注入的离子种类和能量，可以使聚合物材料表面发生化学反应，形成新的摩擦性能、光电性能等。
离子注入方法具有对材料表面改性效果持久、成本低廉等优点，因此得到了广泛应用。
高能束流 (EB) 辐照是一种利用电子束对聚合物材料进行表面改性的方法。
在高能束流辐照下，能量较高的电子束穿透聚合物材料，与其分子相互作用，从而引发一系列化学反应。
这些反应可以引起预期的表面改性效果，如增加表面粗糙度、提高耐久性和改善光学性能等。
由于高能束流辐照能够实现材料的局部改性，因此在一些特定应用中得到了广泛应用。
总之，聚合物材料的表面改性是提高其性能的重要途径。
通过物理气相沉积、化学沉积、离子注入和高能束流辐照等方法，可以赋予聚合物材料更多的功能性和改善其性能。
材料表面可控修饰新技术
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表面 引发 可 控／活 性 ” “ 聚合 方 法 之 所 以可 以通 过 单体浓 度 控 制 聚 合 物 链 的 增 长 ， 继 而 控 制 聚合 物 并
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［ 收稿 日期 ］ｏ￣０ －２ ２０ －１１
［ 作者简介 ］ 正福 （９ ６ ， ， 廖 １ 一）男 副教授 ， 士 ， ６ 博 主要从事高分子 材料合成及改性方面的研究 。
维普资讯
２２ 月 ０ 年６ ０
专材 料表 面可 控 修 饰新 技 术
廖正福 （ 中山大学高分子研究所 ， 东 广州 ５０ ７） 广 １２５
聚合物表面改性及摩擦性能的研究
聚合物表面改性及摩擦性能的研究聚合物是一类重要的工程材料，广泛应用于各个领域。
然而，由于其在摩擦接触中的表面性能较差，限制了其在许多应用中的使用。
因此，对聚合物表面的改性以及摩擦性能的研究变得非常重要。
聚合物材料的表面性能直接决定了其在摩擦接触中的摩擦性能。
一般来说，聚合物表面有较高的摩擦系数和较低的耐磨性，这是由于聚合物表面的吸附能力较强，易于与其他材料接触。
为了改善聚合物表面的性能，我们可以通过不同方法进行表面改性。
一种常见的表面改性方法是物理改性。
物理改性是通过对聚合物表面进行物理处理，改变其表面形貌和化学性质，从而提高其摩擦性能。
例如，通过喷砂、电子束辐射、等离子体处理等方式，可以在聚合物表面形成微纳米级的纹理结构，从而增加其表面摩擦系数。
此外，也可以通过表面涂层的方式，将具有较好摩擦性能的材料涂覆在聚合物表面，以提高其摩擦性能。
除了物理改性外，化学改性也是一种常见的表面改性方法。
化学改性是通过在聚合物表面引入新的化学基团，从而改变其表面化学性质，提高其摩擦性能。
例如，通过聚合物表面与含有活性基团的化合物反应，可以在聚合物表面形成化学键，增加其表面摩擦系数。
此外，也可以通过在聚合物表面引入含有活性基团的交联剂，形成交联结构，从而增加其表面硬度和耐磨性。
除了表面改性外，还可以通过添加填料的方式改善聚合物的摩擦性能。
填料是一种具有较高硬度和摩擦系数的材料，当其与聚合物形成摩擦接触时，可以起到增加摩擦力和降低摩擦系数的作用。
常用的填料包括氧化铝、碳纳米管、石墨等。
将填料与聚合物进行复合，可以通过填料的优异性能来提高聚合物表面的摩擦性能。
在进行聚合物表面改性和摩擦性能研究时，需要考虑多种因素的影响。
首先，需要考虑到表面改性对聚合物本身性能的影响。
改性过程中，可能会导致聚合物性能的改变，例如导致强度和韧性的降低。
因此，需要综合考虑改性前后的性能变化，以确保改性后的聚合物依然符合应用需求。
同时，还需要考虑到改性方法的可行性和经济性。
材料表面改性技术进展
材料表面改性技术进展概述材料的表面性能对其整体性能和应用范围有着重要的影响。
为了改善材料的表面性能，提高其耐磨、耐腐蚀、耐高温、防尘、防水等特性，科学家们不断研究和开发各种材料表面改性技术。
这些技术的发展为材料制造业带来了巨大的进步和创新。
本文将介绍几种常见的材料表面改性技术及其在不同领域的应用。
1. 电子束表面改性技术电子束表面改性技术是通过使用高能电子束照射材料表面，以改变其结构和性能的一种方法。
电子束能够穿透材料表面，并与其相互作用，从而引起材料的结构改变。
这项技术主要应用于金属材料、陶瓷材料和聚合物材料的改性。
通过电子束表面改性，材料的硬度、耐磨性和耐腐蚀性能得到显著提高，使其在航空航天、能源等领域得到广泛应用。
2. 等离子体表面改性技术等离子体表面改性技术是利用高能等离子体束对材料表面进行处理以改变其性质的一种方法。
等离子体束可以产生高能粒子和离子，通过与材料表面相互作用，改变其物理和化学性质。
等离子体表面改性技术可以显著改善材料的耐磨性、耐腐蚀性和导电性能，广泛应用于航空航天、电子、光电子等领域。
此外，该技术还可用于制备功能性涂层，如超疏水涂层、防腐涂层等。
3. 溅射表面改性技术溅射表面改性技术是利用高能粒子束轰击材料表面，并将其上的原子或分子喷射到材料表面，以改变其物理和化学性质的一种方法。
通过溅射技术，可以在材料表面形成不同组分的薄膜，从而改善材料的硬度、耐磨性、导电性等性能。
溅射表面改性技术主要应用于薄膜材料的制备和功能性涂层的制备领域。
它在集成电路、光电子、显示器等高科技领域具有广泛的应用前景。
4. 化学表面改性技术化学表面改性技术是通过在材料表面形成化学反应，改变其表面化学性质的一种方法。
这种方法广泛应用于金属材料和聚合物材料等。
通过化学表面改性，可以改善材料的抗腐蚀性、耐磨性、润滑性等性能，并赋予其特殊的功能。
例如，通过化学表面改性，可以在金属表面形成自修复涂层，增加材料的耐蚀性能；在聚合物材料上引入亲水基团，使其具有优良的润湿性能。
聚合物表面改性的技术手段及其应用
聚合物表面改性的技术手段及其应用聚合物是一种非常重要的高分子材料，广泛应用于工业、医疗和生活中。
然而，由于聚合物的物化性质和表面特性不稳定，需要对聚合物进行改性以提高其性能，使之更符合实际应用需求。
其中，聚合物表面改性技术是最具有效性和实用性的手段之一。
本文将介绍聚合物表面改性的技术手段及其应用。
1. 聚合物表面改性的技术手段1.1 化学表面改性化学表面改性是一种通过化学反应来将物质附着到聚合物表面的方法，从而改变聚合物表面的特性。
通常采用的化学表面改性方法包括：酸碱处理、溶液浸润、化学键结合等。
例如，微波辐射方法可用于对聚乙烯表面进行氧化改性，将氧原子的引入到聚合物表面，增加其亲水性。
1.2 物理表面改性物理表面改性是一种通过物理手段来改变材料表面性质的方法，可通过改变表面形貌、纹理、颜色、色泽等方面来改变物质表面性质。
例如，凸点纳米表面可增强材料的粘附性、硬度和磨损性，从而提高材料的性能。
1.3 光化学表面改性光化学表面改性是一种以光为驱动力通过化学反应来改变材料或材料表面性质的方法，可用于材料的光降解、光合成、光催化等。
例如，光降解技术可将有机分子通过可见光辐照分解成无害物质，减少聚合物的环境污染。
2. 聚合物表面改性的应用2.1 材料涂层聚合物表面改性技术可用于涂层领域，以提高涂层的附着力、耐磨性、防腐蚀性和耐老化性。
例如，在航空航天领域，采用聚合物表面改性技术制备出具有高温稳定性和防腐蚀性的涂层，可以提高航空器的性能。
2.2 生物医学材料聚合物表面改性技术可用于生物医学材料领域，以提高其组织相容性、生物降解性、生物相容性和抗菌性能。
例如，聚合物表面改性技术可以用于制备具有超支链结构的聚己内酯材料，提高其生物降解性，从而可以作为内部骨钉等医疗器械的材料。
2.3 环保领域聚合物表面改性技术可用于环保领域，以提高材料的光降解和光催化能力，减少聚合物的环境污染。
例如，通过聚合物表面改性技术制备出具有光降解能力的聚苯乙烯材料，可以在光照条件下将污染物分解成无害物质。
多巴胺氧化聚合膜表面改性技术研究进展
第41卷第1期2021年(月膜科学与技术MEMBRANE SCIENCE AND TECHNOLOGYVol41No1Feb&2021多巴胺氧化聚合膜表面改性技术研究进展田欣欣，王暄$，彭维，吕晓龙$，于越，袁晓彤(分离膜与膜过程国家重点实验室，天津工业大学环境科学与工程学院，天津300387)摘要：近年来，以多巴胺(Dopamine,DOPA)为代表的仿生贻贝物质因其在膜表面改性过程中的简易性、普适性及良好的后功能化潜力而在复合膜制备领域备受关注.虽然DOPA在有氧的弱碱性水溶液中能够自聚合生成聚多巴胺(Polydopamine,PDA)，但存在自聚合缓慢等问题，加入氧化剂可显著提高自聚合速率.本文重点综述了过硫酸铁、高碘酸钠等氧化剂对于DOPA自聚合过程以及复合膜PDA聚合层稳定性、耐污染性能等的影响，并简要介绍了DOPA氧化自聚合膜表面改性技术在膜生物膜反应器(Membrane biofilm reactor,MBfR)领域中的研究现状，通过该技术有望获得具有良好的氧传质性能、生物亲和性以及耐污染性能的复合膜，在MBfR领域具有良好的应用前景.关键词：多巴胺自聚合；膜表面改性；氧化剂；膜生物膜反应器中图分类号：TQ028.8文献标志码：A文章编号：10078924(2021)01015208doi：10.16159/ki.issnl007-8924.202101020膜材料是膜技术发展的关键，但在实际应用中很多高分子分离膜因其较强的疏水性、较差的耐污染性能等限制了其在污水处理、油水分离、生物医药等领域的应用，研究者们采用表面涂覆、表面接枝、界面聚合、自聚合等表面改性方法研究开发性能优异的复合膜•近年来，以左旋多巴(8-3,4dihydroxyphenylalanine,L-DOPA)、多巴胺(Dopamine,DOPA)为代表的仿生贻贝物质因其在表面改性过程中的简易性、普适性及良好的后功能化潜力而在复合膜制备领域备受关注，被广泛用于与能源、环境和生物等诸多领域相关的材料表面改性和功能化研究中'1—2(. DOPA是L-DOPA的衍生物之一，其分子内部含有大量的邻苯二酚轻基官能团和赖氨酸的氨基基团3,可在氧气存在的弱碱条件下(pH通常为&5)氧化自聚合形成聚多巴胺(Polydopamine，PDA)，PDA表面丰富的轻基和氨基官能团能够增强膜表面亲水性：4—6(.已有研究者详尽综述了DOPA等贻贝仿生物质自聚合机理、基于贻贝仿生化学的分离功能材料制备与结构调控的研究现状等口7•PDA复合材料的性能依赖于DOPA的自聚合、PDA的沉积及聚合层的稳定性但DOPA自聚合速度缓慢，反应时间通常长达数小时至数天3,这限制了DOPA自聚合表面改性技术的应用范围.研究者们尝试采用添加氧化剂、紫外辐照、电化学驱动等方法加速DOPA自聚合反应速度，提高DOPA 聚合层的稳定性28—0，其中氧化聚合法因其简便、高效得到了研究者们广泛的关注•论文综述了多种不同氧化剂条件下DOPA自聚合表面改性技术的研究现状，并展望了DOPA氧化聚合表面改性技术在膜曝气生物技术领域的应用前景，以期为收稿日期：202002-18；修改稿收到日期：2020-10-29基金项目：国家自然科学基金(51408415)第一作者简介：田欣欣(1996-,女，河北省邢台市人,硕士生，从事膜表面改性及MBfR应用研究,E-mail：txx9652@163.com.$通讯作者,E-mail:xuanwang@；139****6131"引用本文：田欣欣，王暄，彭维，等•多巴胺氧化聚合膜表面改性技术研究进展［J1膜科学与技术,021,1(1):152—159&Citation:Tian X X,Wang X,Peng W,tal.Research progress on membrane surface modification technology of dopamine oxidationpolymerization'J(&MembraneScienceandTechnology(Chinese)202141(1)：152—159&第1期田欣欣等：多巴胺氧化聚合膜表面改性技术研究进展・153・DOPA等贻贝仿生物质氧化聚合膜表面改性技术的进一步发展及应用提供参考.1不同氧化剂对DOPA自聚合的影响受到贻贝黏附蛋白的启发，Lee和Messersmith 等3发现,在碱性条件下DOPA在氧气存在下能自发聚合Kim等'1(提到，在没有氧气存在的情况下"在任何pH条件下DOPA都不会发生聚合.然而Messersmith最初提出的传统方法有3个缺点，阻碍了DOPA自聚合改性技术在许多领域的应用.首先,许多碱性敏感材料,如聚酯、酚醛树脂、蛋白质等不适合在碱性溶液中进行DOPA改性;其次,PDA 涂层的形成是一个慢速过程；而且PDA涂层在酸性、碱性等介质以及极性有机溶剂中稳定性塞12-⑷.为了克服这些缺点,研究者们提出了许多方法，其中各种氧化剂如过硫酸R、高碘酸钠、高猛酸钾等疋-16不仅可以加速DOPA在碱性条件下的氧化自聚合过程，提高PDA的沉积速率和稳定性"还可催化DOPA在酸性或者中性条件下自聚合.氧化诱导法扩大了DOPA氧化自聚合表面改性技术HO OH C的应用范围，但一些化学氧化剂不可避免地会残留性中2006年,Li等研究了DOPA的氧化聚合过程，提出了DOPA氧化平衡机理:DOPA中的V基被氧化为摄基生成多巴胺醞(dopaminequinone)$进行加成反应分子内环化生成5,6-二V基卩引嗥咻(leucodopaminechrome),氧化重器乍形成了5,6-二V基卩引嗥(5,6-dihydroxyindole)，从而聚合形成PDA(如图1)'8(.程毅丽等利用DOPA的氧化自聚反应对PTFE中空纤维膜进行亲水化改性，改性后膜接触角由110°降到80K抗污染能力得到提高，表1为DOPA改性8h后的牛血清白蛋白(Bovine serum albumin,BSA)污染实验结果，冲洗后改性膜的通量有90%以上的恢复率.1.1酶催化氧化DOPA聚合近年来，酶催化合成高效环保型聚合物已成为一个重要的研究热点.Tan等'0(首次报道漆酶可以在玻璃碳电极上诱导DOPA聚合，漆酶存在时DOPA的氧化聚合速度显著增加，这在生物传感器和生物燃料电池中具有重要意义•但是漆酶对PDA 结构、PDA层厚度、粗糙度、稳定性等性能的影响仍PH HO OH图1DOPA氧化自聚合机制示意图'8(Fig1Schematicdiagramofoxidativeself-polymerizationmechanismofdopamine '18(・154・膜科学与技术第41卷表1 改性前后聚四氟乙烯膜的BSA 污染实验结果Table1L BSA fouling results of the original and modified membranes'9项目水通量/ (L ・ m —2・h —1)BSA 渗透通量/(L ・m —2・h —1 )的水通量/(L ・m —2・h —1)BSA 通量衰减率/%通量 恢复率/%BSA 的截 留率/%PTFE 904880478990PTFE-PDA13290124329487然未知•因此，为了更好地了解漆酶催化DOPA 聚合的机理还需进一步研究，这将有助于今后PDA 的可控制备.1, 2高锚酸钾氧化DOPA 聚合Tahroudi 等'1（以玻璃片作为载体探究高猛酸 钾对DOPA 聚合的影响,研究结果表明，加入氧化剂后PDA 聚合速度高、聚合层厚度大且不会改变PDA 固有特性.在高猛酸钾与DOPA 摩尔比率为表2Table 2 Stability percentage after exposing samples to different treatments '1^样品经不同处理后的稳定性百分比[21]稳定性实验类别稳定性百分比/%加入高猛酸钾后的PDA 涂层无高猛酸钾加入的PDA 涂层pH = 8,t =10 min （化学稳定性）306pH = 4,t =10 min （化学稳定性）878t =10 min,T =70 C (热稳定性)2819t =10 min,超声波（机械稳定性）4161.3硫酸铜氧化DOPA 聚合Riley 等'2（提到另一种DOPA 的聚合机理——自由基反应，认为中间产物半醞自由基通过偶联形成交联键从而实现DOPA 的聚合DOPA 的氧化聚合机理较为复杂,CuSO 4/ H 2O2体系含有OH •等自由基'（并且DOPA 转化为醞式结构的氧化还原电位为0. 12 V,Cf 十的氧化还原电位为0. 34 V 足 以氧化DOPA '3（,提高了 DOPA 反应速度和聚合 度Zhaig 等⑵利用DOPA 对聚丙烯微孔膜进行表0.4的最佳条件下，涂覆速度可达750 nm/h ,是选用高碘酸钠作为氧化剂（高碘酸钠与DOPA 摩尔比率为2的最佳比例）时PDA 沉积速率的25倍.表2 为氧化剂高猛酸钾添加对PDA 稳定性的影响，其中稳定性百分比是根据实验前后PDA 的厚度计算 得出，可以看出高猛酸钾的加入加快了 DOPA 的氧化聚合反应,提高了 PDA 的沉积速率和PDA 涂层 在膜表面的稳定性.面改性，选用含有大量活性氧自由基的CuSO 4/ H 2O 2 体系通过改变CuSO 4与H 2O 2的比例来调节DOPA的聚合速率，在 5 mmol/L CuSO 4 和 19. 6 mmol/LH 2O2条件下得到的PDA 聚合层具有足够的厚度"较高的均匀性和稳定性，改性10 min 后聚丙烯微孔 膜表面接触角由126。
聚合物表面改性方法综述 4
聚合物的表面改性综述姓名：班级：高分子学号：学院：材料科学与工程摘要：本文综述了聚合物表面改性的目的、意义和多种方法，主要包括有溶液处理法、等离子体处理法、表面接枝法、辐照处理法和新兴的原子力显微探针震荡法，并结合具体聚合物材料有重点的详细介绍了改性方法及其改性机理。
并综述了聚合物表面改性效果的表征方法。
关键词：聚合物；表面改性；目的和意义；方法；表征方法一、聚合物的表面改性的目的和意义聚合物材料具有优良的综合性能，广泛应用于生产、生活的各个领域。
在实际应用中，聚合物材料与周围环境的相互作用主要发生在其表面，如印刷、吸附、粘结、摩擦、涂装、染色、电镀、防雾、防腐蚀、耐老化、表面电导、表面硬度等许多应用场合，都要求聚合物材料有适当的表面性能。
因此，聚合物材料不仅应具有良好的内在性能，也应具有良好的表面性能。
然而，几乎没有哪种聚合物能同时具有良好的本体性能和表面性能。
大多数聚合物的表面能较低，存在表面惰性和疏水性、对水不浸润、对胶粘剂或涂料的粘附强度低、或染色性差等不足之处，其应用范围也因此受到限制。
要改善其表面性能，往往须做聚合物表面改性。
聚合物在日常生活及化工领域都有非常广泛的应用，但是由于这些聚合物表面的亲水性和耐磨损性较差，限制了聚合物材料的进一步应用。
为了改善这些表面性质，需要对聚合物的表面进行改性。
聚合物表面改性是指在不影响材料本体性能的前提下，在材料表面纳米量级范围内进行一定的操作，赋予材料表面某些全新的性质，如亲水性、抗刮伤性等。
二、聚合物的表面改性的方法聚合物的表面改性方法很多，本文综述了溶液处理方法、等离子体处理法、表面接枝法、辐照处理方法和新兴的原子力显微探针震荡法。
下面将结合具体聚合物材料详细介绍各种改性方法。
1 溶液处理方法1.1 含氟聚合物PTFE或Teflon具有优良的耐热性、化学稳定性、电性能以及抗水气的穿透性，所以在化学和电子工业上广泛地应用，但由于难粘结，所以应用上受到局限。
聚合物材料表面改性方法研究进展
聚合物材料表面改性方法研究进展摘要：聚合物材料广泛应用于各个领域，但其表面性能常常限制了其实际应用。
为了改善聚合物材料的表面性能，各种表面改性方法被广泛研究。
本文综述了聚合物材料表面改性方法的研究进展，包括物理方法、化学方法和生物方法。
物理方法主要包括等离子体处理、离子束辐照和激光光束处理等；化学方法主要包括溶液处理、化学吸附和界面反应等；生物方法主要包括生物酶法、细胞法和生物膜法等。
这些表面改性方法可以显著改善聚合物材料的表面性能，扩展其应用领域。
1.引言聚合物材料具有重要的应用前景，广泛应用于电子、医学、能源等领域。
然而，聚合物材料的表面性能往往影响其实际应用效果。
为了解决这一问题，研究人员开展了各种表面改性方法的研究，以提高聚合物材料的表面性能。
2.物理方法2.1 等离子体处理等离子体处理是一种常用的表面改性方法，通过将聚合物材料暴露在高能等离子体束中，使其表面引发化学反应或物理变化。
等离子体处理可以提高聚合物材料的表面能、亲水性和附着力，以及抗污染和抗氧化性能。
2.2 离子束辐照离子束辐照是一种利用高能离子束辐照聚合物材料的方法，能够改变其表面形貌、化学结构和性能。
离子束辐照可以提高聚合物材料的耐热性、阻燃性和机械强度，扩展其应用范围。
2.3 激光光束处理激光光束处理是一种高效的表面改性方法，通过调节激光的功率和辐射时间，可以改变聚合物材料的表面形貌和化学结构。
激光光束处理可以提高聚合物材料的耐磨性、耐腐蚀性和光学透明性，增加其稳定性和耐用性。
3.化学方法3.1 溶液处理溶液处理是一种简单有效的表面改性方法，通过将聚合物材料浸泡在特定溶液中，使其表面吸附或反应生成新的化学物质。
溶液处理可以改变聚合物材料的表面形貌、化学结构和性能，如增加表面粗糙度、改善耐热性和电导率。
3.2 化学吸附化学吸附是一种通过化学键的形成或强化来改变聚合物材料表面性质的方法。
通过改变表面活性基团的存在形式或增加表面共价键的数量，可以提高聚合物材料的吸附性能、耐腐蚀性和光学透明性。
聚多巴胺对材料表面功能化的研究及应用进展
聚多巴胺对材料表面功能化的研究及应用进展一、本文概述随着科学技术的快速发展，材料表面功能化已成为众多领域的研究热点，其在生物医学、能源、环境、电子等领域的应用前景广阔。
聚多巴胺作为一种新兴的生物材料，因其独特的粘附性、生物相容性和还原性，在材料表面功能化领域展现出了巨大的潜力。
本文旨在全面综述聚多巴胺在材料表面功能化方面的研究进展，探讨其应用前景，以期为该领域的研究者提供有益的参考和启示。
本文将首先介绍聚多巴胺的基本性质，包括其化学结构、合成方法以及主要特性。
随后，将重点综述聚多巴胺在材料表面功能化方面的应用，包括其在金属、非金属以及复合材料表面的应用情况。
还将探讨聚多巴胺在材料表面功能化过程中的作用机制，包括其粘附机制、生物相容性机制以及还原机制等。
本文将总结聚多巴胺在材料表面功能化领域的研究现状，并展望其未来的发展趋势和应用前景。
通过本文的综述，我们期望能够为读者提供一个全面、深入的了解聚多巴胺在材料表面功能化领域的研究进展和应用前景的窗口，为推动该领域的发展提供有益的参考和借鉴。
二、聚多巴胺的合成与性质聚多巴胺（Polydopamine, PDA）是一种生物启发的多功能材料，其合成主要基于多巴胺的自聚合反应。
多巴胺，一种在生物体内广泛存在的神经递质，能够在弱碱性条件下自发氧化并聚合成PDA。
该聚合过程无需催化剂、引发剂或外部能量输入，因此具有简便、高效和环保的优点。
聚多巴胺具有一系列独特的性质，使其成为材料表面功能化的理想选择。
PDA具有丰富的官能团，如酚羟基和氨基，这些官能团能够与多种无机和有机材料形成强相互作用，如共价键、配位键和氢键等，从而实现对材料表面的有效功能化。
PDA具有良好的生物相容性和生物活性，能够促进细胞粘附和增殖，因此，在生物医学领域具有广泛的应用前景。
PDA还具有优异的化学稳定性和良好的光热转换性能，使其在光热治疗、药物递送和组织工程等领域具有潜在的应用价值。
聚多巴胺的合成方法简便、高效，其独特的性质和广泛的应用前景使其成为材料表面功能化的理想选择。
聚合物改性总结
零、绪论聚合物改性的定义：通过物理和机械方法在高分子聚合物中加入无机或有机物质，或将不同类高分子聚合物共混，或用化学方法实现高聚物的共聚、接枝、嵌段、交联，或将上述方法联用，以达到使材料的成本下降，成型加工性能或最终使用性能得到改善，或使材料仅在表面以及电、磁、光、热、声、燃烧等方面赋予独特功能等效果，统称为聚合物改性。
聚合物改性的目的：所谓的聚合物改性，突出在一个改字。
改就是要扬长补短，要发扬和保留聚合物原有的优势，抑制和克服聚合物原有的缺点，并根据实际需要赋予聚合物新的性能。
聚合物改性的三个主要目的：①克服聚合物原有的缺点，赋予聚合物某些高新的性能与功能②改善聚合物的加工工艺性能③降低材料的生产成本总之，聚合物改性就是要在聚合物的使用性能、加工性能与生产成本三者之间寻求一个最佳的平衡点。
聚合物改性的意义：1. 新品种的开发越来越困难（已开发的品种数以万计，工业化的三百余种。
资源限制、开发费用、环境污染）2. 使用性能的多样化、复杂化，要求材料有多种性能及功能，单一聚合物难以实现。
3. 聚合物改性科学应运而生一一获取新性能聚合物的简洁而有效的方法。
聚合物改性的主要方法：共混改性；填充改性；纤维增强复合材料；化学改性；表面改性聚合物改性发展概况几个重要的里程碑事件：1942年，采用机械熔融共混法将NBR掺和于PVC之中，制成了分散均匀的共混物。
这是第一个实现了工业化生产的聚合物共混物。
1948 年，HIPS1948年，机械共混法ABS问世，聚合物共混工艺获得重大进展。
二者可称为高分子合金系统研究开发的起点。
1942年，制成了苯乙烯和丁二烯的互穿聚合物网络（IPN），商品名为“ Styralloy ” ,首先使用了聚合物合金这一名称。
1960 年，建立了IPN 的概念，开始了一类新型聚合物共混物的发展已成为共混IPN 与复合领域一个独立的重要分支。
1965年，Kato研究成功0s04电镜染色技术，使得可用透射电镜直接观察到共混物的形态，这一实验技术大大促进了聚合物改性科学理论和实践的发展，堪称聚合物发展史上重要的里程碑。
聚合物表界面改性方法
聚合物表界面改性方法概述摘要：聚合物由于表面能低、表面具有化学惰性、难以润湿和粘合、聚合物表面污染及存在弱边界层，所以要使用一定的方法金星表面改性，提高整体性能。
聚合物表面改性通常需要改变表面化学组成，引进带有反应性的功能团；清除杂质或弱边界层；改变界面的物理形态，提高表面能；改进聚合物表面的润湿性和黏结性；设计界面过渡层等。
关键词：聚合物；表面改性；研究进展，应用聚合物在日常生活及化工领域都有非常广泛的应用，但是由于这些聚合物表面的亲水性和耐磨损性较差，限制了聚合物材料的进一步应用。
为了改善这些表面性质，需要对聚合物的表面进行改性。
聚合物表面改性是指在不影响材料本体性能的前提下，在材料表面纳米量级范围内进行一定的操作，赋予材料表面某些全新的性质，如亲水性、抗刮伤性等。
聚合物的表面改性方法很多，本文综述了常见的改性及最新的研究进展。
下面将结合具体聚合物材料详细介绍各种改性方法。
这些方法一般只引起10-8〜10-4m厚表面层的物理或化学变化，不影响其整体性质。
一、电晕放电处理电晕放电是聚烯烃薄膜中最常用的表面处理方法。
因为聚烯烃，聚丙烯等烯烃是非极性是非极性材料，有高度结晶性，其表面的印刷、粘接、涂层非常困难。
原理：塑料薄膜在电极和感应辊之间通过。
当施加高压电时，局部发光放电，产生电子、正离子、负离子等高能离子。
电子的冲突电离作用使电子、离子增殖，产生的正离子、光子又发生二次电离而持续放电，结果在阳极和阴极之间产生电晕。
这些高能粒子与聚合物表面作用，使聚合物表面产生自由基和离子，在空气中氧的作用下，聚合物表面可形成各种极性基团，因而改善了聚合物的黏结性和润湿性。
二、火焰处理和热处理1.火焰处理①定义：用可燃性气体的热氧化焰对聚合物表面进行瞬时高温燃烧，使其表面发生氧化反应而达到处理的目的②常用可燃气体：采用焦炉煤气或甲烷、丙烷、丁烷、天然气和一定比例的空气或氧气。
即焦炉煤气、甲烷、丙烷、丁烷、天然气。
高分子材料表面改性技术研究最新进展及市场前景
高分子材料表面改性技术研究最新进展及市场前景近年来，高分子材料在各个领域的应用日益广泛，然而其表面性能的不足限制了其进一步的应用。
为了克服这一问题，高分子材料表面改性技术应运而生。
本文将介绍高分子材料表面改性技术的最新研究进展，并展望其在市场上的前景。
高分子材料表面改性技术是通过在高分子材料表面进行物理、化学或生物学处理，改变其表面性能以满足特定需求。
这些改性技术不仅可以提高高分子材料的力学性能和耐热性能，还可以增强其化学稳定性、耐磨性、耐腐蚀性等。
一种常见的高分子材料表面改性技术是表面涂层。
涂层可以增强高分子材料的抗紫外线、耐磨损和耐腐蚀性能。
目前，环氧树脂、聚乙烯、聚氨酯等高分子材料的表面涂层技术已经得到了广泛应用。
例如，通过在聚乙烯材料表面涂覆一层聚氨酯涂料，可以增加其耐磨损性能，提高维护成本。
另一种常见的高分子材料表面改性技术是等离子体处理。
等离子体处理通过高能离子束辐照、等离子体着色和等离子体聚合等方法，可以改变高分子材料表面的化学组成和结构。
这样的处理可以提高高分子材料的附着力、耐腐蚀性和耐热性，增强其在复杂环境中的稳定性。
研究人员还发现，通过等离子体喷涂技术可以将高分子材料表面涂覆上纳米颗粒，从而进一步提高其力学性能和耐磨性。
除了表面涂层和等离子体处理外，还有一些新兴的高分子材料表面改性技术应运而生。
例如，功能性涂层技术可以在高分子材料表面制备出具有特定功能的涂层，如防污涂层、防紫外线涂层等。
此外，纳米技术在高分子材料表面改性中也起到了重要的作用。
通过纳米颗粒的添加或改性，可以改善高分子材料的热稳定性、力学性能和导电性能等。
利用纳米技术改性的高分子材料已经在电子、医疗、航空航天等领域得到了广泛应用。
高分子材料表面改性技术的市场前景非常广阔。
随着高分子材料在汽车、航空航天、电子、医疗设备等领域中的应用不断增加，对其表面改性的需求也越来越大。
例如，汽车行业对高分子材料表面具有防腐蚀、耐磨损和防紫外线的要求，而航空航天行业需要高分子材料表面具有耐高温和化学稳定性。
聚多巴胺在生物材料表面改性中的应用
聚多巴胺在生物材料表面改性中的应用一、本文概述本文旨在探讨聚多巴胺（Polydopamine, PDA）在生物材料表面改性中的应用。
作为一种新兴的、具有生物活性的材料，聚多巴胺因其独特的性质，如良好的生物相容性、粘附性、以及易于功能化的特性，在生物医学工程、组织工程、药物传递、生物传感器等多个领域受到广泛关注。
本文将详细介绍聚多巴胺的合成方法、表面改性的原理及其在生物材料表面改性中的具体应用，并探讨其可能存在的问题和未来发展方向。
通过本文的阐述，希望能为相关领域的研究者提供有益的参考和启示，推动聚多巴胺在生物材料表面改性领域的进一步发展和应用。
二、聚多巴胺的合成与性质聚多巴胺（Polydopamine, PDA）是一种模拟海洋生物贻贝粘附蛋白的人工合成高分子材料，因其独特的粘附性和生物活性，在生物材料表面改性领域具有广泛的应用前景。
聚多巴胺的合成主要基于多巴胺（Dopamine）的氧化自聚合反应，这一过程可以在多种基材表面进行，包括金属、非金属、有机和无机材料等。
多巴胺是一种生物活性分子，广泛存在于生物体内，特别是哺乳动物的中枢神经系统中。
在碱性条件下，多巴胺可以发生氧化自聚合反应，生成聚多巴胺。
这种聚合反应过程相对简单，可以在水溶液中进行，且对温度要求不高，通常在室温下即可进行。
聚多巴胺具有一系列独特的性质，使其成为生物材料表面改性的理想选择。
聚多巴胺具有强大的粘附性，可以紧密地附着在各种材料表面，形成一层均匀的涂层。
聚多巴胺具有良好的生物相容性和生物活性，可以促进细胞粘附和增殖，有利于生物材料在生物体内的应用。
聚多巴胺还含有丰富的官能团，如羟基、氨基和醌基等，这些官能团可以进一步与其他生物分子或药物进行化学反应，实现生物材料的功能化。
聚多巴胺的合成相对简单，性质独特，具有良好的粘附性、生物相容性和生物活性，以及丰富的官能团，这些特点使得聚多巴胺在生物材料表面改性领域具有广阔的应用前景。
通过聚多巴胺的改性，可以改善生物材料的表面性能，提高其生物相容性和功能性，从而满足生物医学工程领域对生物材料日益增长的需求。
材料表面修饰技术的研究进展
材料表面修饰技术的研究进展材料表面修饰技术是指对材料表面进行改变、处理或加工，以提高材料性能和表面质量的一系列工艺和技术。
近年来，随着科技的发展和社会的进步，这一领域受到了越来越多的关注和研究。
本文将从表面修饰技术的定义、分类、应用和未来展望等方面，对其研究进展进行探讨。
一、材料表面修饰技术的定义材料表面修饰技术是指利用一定的方法对材料表面进行处理和改变，以提高其性能和表面质量的技术。
其目的主要有三点：一是提高材料的耐蚀、耐磨、耐疲劳等性能；二是改变材料的表面形貌，从而提高其光学、电学、磁学等性能；三是增加材料表面的附加功能，如抗菌、防污等。
常用的表面修饰技术包括电化学处理、化学处理、物理处理、机械处理等。
二、材料表面修饰技术的分类根据不同的表面修饰方法和分类标准，可以将表面修饰技术分为以下几类：1. 电化学表面处理技术电化学表面处理技术是一种利用电化学反应改变材料表面结构和性质的方法。
其常用的技术包括阳极、阴极处理、电镀、阳极氧化、电化学沉积、电加工等。
2. 化学表面处理技术化学表面处理技术是利用化学反应进行表面改性的一种方法。
其常用的技术包括酸碱处理、溶液浸泡、抛光、表面硬化等。
3. 物理表面处理技术物理表面处理技术是利用物理力学的原理对材料表面进行加工和处理的方法。
其常用的技术包括喷砂、钝化、电弧喷涂、火焰喷涂、等离子喷涂、激光处理等。
4. 机械表面处理技术机械表面处理技术是利用机械力学的原理对材料表面进行加工和处理的方法。
其常用的技术包括机加工、薄膜制备、切削加工、冲压、金属压制、挤压、压合等。
三、材料表面修饰技术的应用材料表面修饰技术在实际应用中有着广泛的应用和重要的作用。
以下是几个方面的应用：1. 气相纳米沉积技术气相纳米沉积技术是一种高质量、高效率的纳米材料加工方法，可广泛应用于半导体器件、太阳能电池、纳米传感器、生物传感器、LED光源、纳米催化、光催化等领域。
2. 表面硬化技术表面硬化技术广泛应用于机械、电子、冶金、汽车、机床、摩擦、摩擦材料等领域。
材料表面改性的研究报告
材料表面改性的研究报告摘要：本研究旨在探讨材料表面改性的方法及其对材料性能的影响。
通过对不同表面改性技术的研究和分析，我们发现表面改性可以显著提高材料的耐磨性、抗腐蚀性和界面黏附力等性能。
其中，化学改性、物理改性和生物改性等方法都展现出了良好的改性效果。
此外，我们还对表面改性技术的未来发展进行了展望，提出了一些可能的研究方向。
1. 引言材料的表面性质对其整体性能具有重要影响。
为了提高材料的性能和应用范围，研究人员一直致力于开发各种表面改性技术。
本报告旨在综述目前常见的材料表面改性方法，并对其应用和发展进行探讨。
2. 化学改性化学改性是一种通过在材料表面引入化学物质来改变其性质的方法。
常见的化学改性方法包括表面涂覆、表面修饰和表面功能化等。
通过这些方法，可以在材料表面形成一层具有特定功能的化学膜，从而改变材料的表面性质。
例如，通过在金属表面涂覆一层防腐蚀涂层，可以显著提高金属的抗腐蚀性能。
3. 物理改性物理改性是一种通过物理手段来改变材料表面性质的方法。
常见的物理改性方法包括等离子体处理、激光处理和离子注入等。
这些方法可以通过改变材料表面的结构和形态，来提高材料的硬度、耐磨性和界面黏附力等性能。
例如，通过等离子体处理可以在聚合物表面形成微纳米结构，从而显著提高聚合物的耐磨性能。
4. 生物改性生物改性是一种通过利用生物体内的活性物质来改变材料表面性质的方法。
常见的生物改性方法包括表面生物修饰和生物涂层等。
通过这些方法，可以在材料表面引入具有生物活性的物质，从而赋予材料抗菌、抗炎和生物相容性等性能。
例如，将抗菌物质修饰在医用材料表面，可以有效预防感染并提高材料的生物相容性。
5. 表面改性技术的未来发展随着科技的不断进步，表面改性技术也在不断发展。
未来，我们可以进一步探索新的表面改性方法，如纳米材料改性和自组装技术。
此外，我们还可以将不同的表面改性方法进行组合应用，以实现更好的改性效果。
另外，对于表面改性技术的研究，我们还需要更深入地了解其机理和影响因素，以指导实际应用。
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聚合物材料表面改性技术的最新研究进展摘要:经过表面改性后的聚合物材料，其电学性能、力学性能等都会得到较大的提高，因而在生产生活中拥有非常广泛的应用。
多种表面改性技术被用来对聚合物的表面性质进行修饰。
本文介绍了各种表面改性技术的的研究进展，并比较了各种表面改性技术的改性机理和改性效果,最后对工业化应用中需要克服的问题和研究方向也作了展望。
关键词:聚合物材料；表面改性；改性机理；改性效果；工业化应用Abstract:After the surface modification of polymer materials, its electrical properties, mechanical properties and so on will have a larger improvement, and therefore has a very extensive application in the production and living.A variety of surface modification techniques are used to modify the surface properties of polymer.This paper introduces the research progress of all kinds of surface modification techniques, and compares the mechanism and the effect of various kinds of surface modification techniques.Finally, the problems in the industrial application which need to be overcome and research direction are also discussed.Keyboards:Polymer Materials; Surface Modification; Modification Mechanism; Modification Effect; Industrial Application0.引言聚合物材料具有质量轻便、价格便宜、绝缘性好、易于加工成型等诸多优点，在日常生活及化工领域都有非常广泛的应用, 但是由于聚合物表面的一些性质如亲水性和耐磨损性较差, 限制了这些材料的进一步应用。
为了改善聚合物材料的表面性质, 需要对聚合物的表面进行改性。
聚合物表面改性是指在不影响材料本体性能的前提下, 在材料表面纳米量级范围内进行一定的操作, 赋予材料表面某些全新的性质, 如亲水性、耐磨性、抗刮伤性等。
1.聚合物表面改性技术概述聚合物表面改性方法很多, 大体可以分为两类：化学改性法和物理改性法。
化学改性方法主要有溶液处理法、等离子体处理法、表面接枝法、离子注入法等。
物理改性包括离子束辐照法和准分子激光刻蚀法, 还有近年来发展起来的原子力显微探针震荡法，这种改性方法不发生化学反应。
本文将结合具体聚合物材料详细介绍各种改性方法及其改性机理和改性效果。
2.化学改性法2.1溶液处理方法2.1.1溶液氧化法溶液氧化法是一种应用时间较长的处理方法, 由于其简便易行, 可以处理形状复杂的部件, 且条件易于控制, 一直受到广泛关注。
溶液氧化法对聚合物表面改性影响较大的因素主要是化学氧化剂的种类及配方、处理时间、处理温度。
重铬酸-硫酸是最常用的氧化体系。
在体系中, 常把重铬酸钾、浓硫酸、水按质量比5:100:8 互溶: K2Cr2O7 + 4H2SO4→Cr2 (SO4) 3 + K2SO4 + 4H2O + 3[O]。
重铬酸钾和浓硫酸在混合的过程中会产生初生态的[O] , 它对聚乙烯的表面有强烈的氧化, 生成羟基、羰基、羧基等。
同时聚乙烯的薄弱界面层因溶于处理液中而被破坏, 甚至分子链断裂, 形成密密麻麻凹穴, 增加材料粗糙度, 改善了材料的黏附性。
关于重铬酸- 硫酸体系对聚乙烯表面的氧化, 也有人认为经历了另外一个途径[1]: 聚乙烯链上的—H被氧化成—OH , 羟基的生成为后续氧化提供了条件,从而在聚合物链中引入了含氧的羰基、羧基等官能团。
图1 K2CrO4-2H2SO4氧化体系氧化机理Fig 1 Oxidation mechanism of K2CrO4-2H2SO4溶液氧化法处理聚乙烯表面是一个典型的氧化反应, 反应的温度和时间对氧化处理有很大的影响, 王博等系统的研究了用重铬酸钾- 浓硫酸、高锰酸钾-浓硫酸体系处理市售农用聚乙烯薄膜表面时温度和时间对表面性质的影响[2]。
实验发现, 当氧化体系温度低于30℃时, 氧化处理基本不能发生, 温度升高,对制备氧化深度大的产品有利, 但是过高的温度会使聚乙烯表面萎缩变形, 最适宜的温度为45～60℃。
当氧化时间少于30 min时, 氧化程度很小, 几乎观察不到, 当氧化时间超过30min后, 氧化作用明显加强。
进一步的研究表明, 合适的氧化时间为45min左右。
由此可见, 表面氧化处理效果和氧化时间、氧化温度之间有一种平衡关系。
只有在一定的时间和温度范围内才能得到最佳的效果。
2.1.2溶液磺化法溶液磺化法在回收利用废旧聚苯乙烯方面有着很好的应用前景。
聚苯乙烯作为一种通用聚合物, 广泛地应用在生活用品和工业材料各个方面。
近年来其使用量日益增大, 废弃物越来越多, 给环境造成了严重污染, 由于其耐老化, 抗腐蚀, 无法自然降解, 研究废旧聚苯乙烯的回收利用变得越来越重要。
带磺酸基的聚苯乙烯能够溶于水, 可应用于阻垢剂、水增稠剂、黏合剂、浸渍剂、纺织浆糊的生产及土壤保质和石油工业等领域, 是个很有工业前景的变废为宝的产品。
目前常用的磺化剂一般为浓硫酸、三氧化硫、氯磺酸、酰基磺酸酯。
无论哪一种磺化试剂, 在磺化中起作用的是—SO3H 或SO3。
各种磺化试剂都有各自的优缺点[3] , 例如用SO3作磺化剂, 反应活化能低, 反应过快, 短时间内产生大量的热量, 导致分子相互缔合, 体系黏度大大增加; 浓H2SO4与聚苯乙烯发生磺化反应需要的活化能相对较高, 反应不易进行, 需要催化剂的催化; 用发烟硫酸作磺化剂,反应容易控制, 但生成硫酸与磺酸形成混酸, 后处理困难; 酰基磺酸酯的制备相对其它磺化试剂来说更为复杂, Carretta N等人把乙酸酐加到氮气气氛的1 , 2 - 二氯乙烷中, 冷却到0℃时再加入一定量的浓硫酸, 制备了乙酰磺酸酯[4]。
吕亮等用浓H2SO4作磺化剂在P2O5催化下研究了废旧聚苯乙烯的磺化, 探讨了反应中搅拌速度、催化剂用量、反应温度和时间、浓H2SO4用量对反应的影响, 得到了较好的磺化条件[3]。
Carretta N等人用磺化的聚苯乙烯制备了具有较好质子导电率的离子交联聚合物薄膜, 这使得它有望成为一种Nafion膜的廉价替代品应用在电化学体系中[4]。
在实验中用的磺化试剂是乙酰磺酸酯, 这种方法制备的薄膜质子导电性能优越, 与Nafion膜相差无几, 制备过程所用原料相对于光照诱导接枝方法更便宜, 整个工艺更适合大规模生产。
这些优点使得磺化聚苯乙烯薄膜有望成为一种在电化学领域广泛应用的膜材料。
2.1.3溶剂浸渍法溶剂浸渍法是用适当的溶剂处理聚合物表面, 溶剂与聚合物表面发生溶解、吸附和化学反应等作用,从而达到除污、增加粗糙度及提高表面极性等效果。
聚碳酸酯在1 , 6 -己二胺水溶液或N , N -二甲基- 1 , 3 -丙二胺水溶液中进行处理时, 会发生某种化学反应, 使表面活化。
聚乙烯在进行溶液氧化处理之前,可选用适当的溶剂, 如CCl4对聚乙烯进行预浸渍。
这样可以除掉聚合物弱的边界层, 在制品表面形成凹凸不平的孔穴, 增加表面粗糙程度, 使氧化液与制品表面接触面积增加, 从而提高氧化处理效果。
2.1.4水解法某些聚合物表面分子链经过水解能够产生极性基团, 使得表面亲水性得到改善。
例如, 聚甲基丙烯酸甲酯经过水解, 侧链上的酯基能够变成极性的羧基,使得原来疏水的表面变成一个亲水表面[5]。
聚碳酸酯膜经水解之后表面接触角有一定程度的下降, 这说明水解使得其表面亲水性得到了提高, 但是碳酸酯基团的水解程度不大, 表面改性不是十分明显。
经过水解的聚碳酸膜表面有了极性的官能团, 能够通过物理或化学方法吸附其他的聚合物电解质, 从而进一步改善表面性质。
Dauginet L等人在经水解改性的聚碳酸酯薄膜表面上吸附了PAH, 但是出人意料的是, 吸附之后的表面水接触角增加了, 这可能是由两个原因造成的: (1) PAH聚阳离子所带的电荷正好中和了聚碳酸酯水解产生的阴离子电荷, 吸附后的表面是一个不带电的中性惰性表面。
(2)如果PAH聚阳离子所带的电荷多于聚碳酸酯水解产生的阴离子电荷, 这时的原因可能PAH中的NH3+基团在吸附表面的取向是向下的, 这样, 呈现在表面的是惰性的烷基链[6] 。
溶液处理法虽然设备简单, 容易操作, 但是处理时间相对较长, 制品容易着色, 后处理需要中和、水洗、干燥, 处理液对环境污染性大。
这种处理方法目前已逐渐被取代。
2.2等离子体处理法等离子体是物质存在的又一基本形态, 由电子、离子、原子、分子或自由基等组成, 并表现出集体行为的一种准中性气体。
但是等离子体不服从经典气体规则, 因而被称为物质继固、液、气之后的第四态[7]。
气体处于强电磁场和极高的温度下会形成等离子体,其中有温度高达数千度的平衡等离子体和低于550℃的非平衡等离子体。
等离子体处理即利用等离子体对聚合物进行表面改性的方法,等离子体源一般为气体,处理可以引起表面分子链的断裂和重新交联,甚至直接引入活性基团,从而有效增大聚合物表面活性[8]。
Kim[6]和Lin等[9]分别以氧气和空气为等离子体源对PI薄膜进行表面改性,之后在其上溅射沉积得到了附着力较好的金属薄膜。
实验发现,改性后的PI薄膜表面粗糙度均显著增大,表面C=O、C-O-C等含氧基团大量生成,同时C-N基团含量减少。
他们认为,PI薄膜表面活性的增大应当是薄膜表面金属层附着力增强的主要原因。
由于等离子体处理后聚合物表面生成的活性基团不稳定,由等离子体处理获得的表面活化并不能持久保持。
Sanchis等[10]研究了低压氧等离子体处理后改性低密度聚乙烯(LDPE)薄膜的老化性能,结果经过氧等离子体处理后的LDPE薄膜与金属覆层的结合强度大大增强,但一段时间后又大幅下降。
因此,采用等离子体表面改性聚合物时需考虑到活性基团的老化效应。
2.3表面接枝法表面接枝是改变聚合物疏水表面的有效方法, 接枝单体一般有马来酸酐、丙烯酸、甲基丙烯酸等。