表面光接枝改性技术研究及应用

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1、表面光接枝改性技术研究及应用(天津工业大学纺织学院，天津，300387)摘要：本为介绍和总结了光接枝改性技术的原理、实施方法、影响因素和应用。其中，光接枝原理主要是表面自由基引发单体聚合；接枝方法有气相法、液相法和本体接枝法；另外，本文还介绍了光接枝影响因素及其多种应用。关键词：光接枝；聚合反应；表面改性；应用中图分类号：TQ316.6+1Theresearchofsurfacephoto-graftingmodificationtechnologyanditsapplicationJinYinshan,RenYuanlin,Don

2、gErying(SchoolofTextile,TianjinPolytechnicUniversity,Tianjin,300387,China)Abstract:Thispaperintroducesandsummarizesthetheory,implementationmethods,influencingfactorsandapplicationsofphoto-graftingmodificationtechnology.Among,thetheoryofphoto-graftingismainlysurfaceradi

3、cal-inducedmonomerpolymerization;themethodofphoto-graftingincludesgasphasemethod,liquidphasemethodandontologygraftingmethod.Inaddition,thearticleintroducestheinfluencingfactorsofphoto-graftinganditsapplication.Keywords:Photo-grafting;Polymerization;surfacemodification;

4、application引言随着时代的进步和科技的发展，高分子材料在材料领域中的地位越来越高,人们对材料的性能和功能化的要求也相应提高。然而，大多数聚合物本身表面能低，表面成惰性，染色性、透气性、润湿性、粘结性及生物相容性等都比较差，限制了它们在许多领域中的应用。因此，需要对高分子材料表面进行改性，从而使聚合物在获得不同于本体性能的表面特性的同时,保持其本体性能的不变，以适应不同需要[1]。在诸多表面改性方法中，紫外光接枝改性（表面光接枝）具有突出的特点[2]：（1）长波紫外光(300nm--4OOnm)不会被高分子材料吸收，却能被光

5、引发剂吸收而引发反应，即改性反应只发生在材料表面50--100nm的深度内,所以反应只改善材料的表面性能，而不影响其本体性能。（2）接枝链与材料以化学键相连，键能高，稳定性好。（3）反应程度易控制，设备简单，无污染，易于实现工业化生产。（4）易于与其它技术联用，如微接触印刷和光刻蚀等技术，能够实现表面特定区域的化学改性，极具工业应用前景，故受到人们的普遍关注。1、光接枝改性的原理聚合物光接枝改性的原理是先在聚合物表面产生活性中心—表面自由基，然后活性中心增长，最后在聚合物表面形成接枝链[3,4]。表面光接枝聚合反应与一般自由基聚合反

6、应的区别在于活性中心的形成方式不同。依据表面自由基产生方式的不同，可以分为以下几种方法。1.1聚合物光敏基的分解某些含有光敏基团如羰基、过氧化基等的聚合物受到紫外光（UV）照射时发生Norrish型反应。其中NorrishⅠ型[5]反应会产生表面自由基和游离自由基，这些自由基可以引发单体聚合，其中表面自由基引发光接枝反应，游离自由基引发均聚反应，如下图所示：（1）NorrishⅠ型反应，产生表面自由基：（2）以上自由基引发乙烯基单体聚合，可同时产生接枝共聚物和均聚物：1.2自由基链转移大多数热引发剂也是良好的光敏引发剂如过氧化二苯甲

7、酰、偶氮二异丁腈等。在紫外光照射下引发剂分解生成自由基，然后引发聚合物产生表面自由基，进而与单体发生接枝反应。而非热型引发剂，如安息香类光敏剂受到紫外光照激发，发生均裂，产生两种自由基，然后夺取聚合物链上的氢，生成大分子自由基。其反应式如下:（Ⅰ）当单体浓度很低时，两个自由基均会向聚合物表面或大分了链移动，产生表面自由基，引发烯类单体聚合进而生成表面接枝链。但该体系并不完美，缺点是小分子自由基如（Ⅰ）能够引发均聚合，所以反应发生时能同时产生表面接枝链和均聚链。1.3羰基化合物的光还原芳香酮类、烷基酮类化合物及其衍生物如二苯甲酮（BP

8、）[6]、氧杂蒽酮等，在吸收紫外光后由单线态跃迁到相对稳定的三线态[7]。而处于三线态的羰基很活泼，可以从聚合物的表面夺取活泼氢原子，产生表面自由基，进而引发接枝聚合反应：由于产生的频哪醇自由基引发活性很低，因而这类光敏剂引发接枝聚合