探析低温等离子体引发接枝聚合对聚合物表面改性的研究

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1、山东大学硕士学位论文低温等离子体引发接枝聚合对聚合物表面改性的研究姓名：刘艳璞申请学位级别：硕士专业：化学工艺指导教师：施来顺20090518山东大学硕士学位论文低温等离子体引发接枝聚合对聚合物表面改性的研究中文摘要本论文主要研究了低温等离子体引发单体接枝聚合对聚合物的表面改性。首先，本文详细研究了等离子体引发丙烯腈(AN)及丙烯酰胺(AM)接枝聚合对聚乙烯(PE)的表面改性。以PE为聚合物底材接枝丙烯腈(AN)及丙烯酰胺(AM)，利用ATR．FTIR分析证明了单体己接枝到聚合物薄膜样品表面。详细研究了接枝反应条件对接枝率的影响规律，如接枝反应温度、反应时间、单体浓度和溶剂。反应温度愈

2、高，接枝率愈大，当反应温度达到溶液的沸点时，接枝率急剧增大；随着单体浓度的增大，接枝率几乎呈现出线性增长的趋势：接枝率随反应时间的延长而增大。溶剂对接枝反应有较大的影响。当选用甲醇作为单一溶剂时，丙烯腈或丙烯酰胺的接枝率为零；选用乙醇或异丙醇作为单一溶剂时，丙烯腈或丙烯酰胺的接枝率不为零。对于PE接枝丙烯腈，当选用(甲醇+水)作为混合溶剂时，接枝率随着水与醇的体积比R(R=VH20／VCnI-12n+lOH)的增加而增加。当选用(乙醇+水)或(异丙醇+水)作为混合溶剂时，水醇体积比R为零(即溶剂为纯乙醇或异丙醇)时接枝率最大，当溶剂中有水参与时，接枝率下降。对于PE接枝丙烯酰胺，当在相

3、同体积比的情况下，选用(醇+水)混合溶剂时接枝率的变化规律是：(异丙醇+水)≥(乙醇+水)>(甲醇+水)。当选用(异丙醇+水)作为混合溶剂时，水醇体积比R为零(即溶剂为纯异丙醇)时接枝率最大。其次，本文详细研究了PET接枝丙烯酸及甲基丙烯酸的反应条件对接枝率的影响规律。反应温度愈高，接枝率愈大，当反应温度达到溶液的沸点时，接枝率急剧增大；接枝反应时间越长，接枝率越高，随着时间的延长，接枝率几乎呈现出线性增长的趋势；接枝率随着单体浓度的增加而增大，并几乎呈现线性上升趋势。在相同接枝条件下PET接枝甲基丙烯酸的接枝率要明显高于PET接枝丙烯酸的接枝率。溶剂对接枝反应有较大的影响。当选用(醇

4、+水)作为混合溶剂时，接枝率随着水与醇的体积比的增加而增加。当体积比为零(即选用醇作为单一溶剂)时，丙烯酸或甲基丙烯酸的接枝率不为零。对于PET接枝丙烯酸或甲基丙烯酸，当在相同体积比的情况下，选用(醇+水)混合溶剂时接枝率的变化规律为：PET一争AA：(乙醇+水)>(甲醇+水)：(乙醇+水)>(异丙醇+水)PET．g—MAA：(乙醇+水)≥(异丙醇+水)≥(甲醇+水)另外，紫外光谱中出现了红移现象，可以解释丙烯酸或甲基丙烯酸在不同溶剂中的反应活性，这同样也可以解释接枝率的变化趋势。紫外光谱显示，298nm与800nm处的吸光度之差随接枝率的增加而增加。红外光谱分析显示，样品的红山东大学

5、硕士学位论文外谱图中的C=O伸缩振动吸收峰面积与接枝率成线性关系，随接枝率的增加而增加。利用紫外可见分光光度法、红外光谱及原子力显微镜分析证明了丙烯酸或甲基丙烯酸单体接枝到了PET薄膜样品表面。关键词：等离子体；表面改性；接枝；聚合；聚乙烯；聚对苯二甲酸乙二醇酯；丙烯腈；丙烯酰胺；丙烯酸；甲基丙烯酸2山东大学硕士学位论文TheInvestigationofPolymerSurfaceModificationbyColdPlasmaInducedGraftingPolymerizationABSTRACTThispaperstudiedthesurfacemodificationofpo

6、lymerbyplasma—inducedpolymerizationmethod．Firstly,itwasconfLrmedthatacrylonitrileoracrylamideWasgraftedontothepolymersurfacebyATR-FTIRanalysiswhenusingpolyethyleneassubs仃ate．Theinfluenceofgraftingreactionconditiontothegraftingratiowasalsoinvestigated．Thehigherthereactiontemperaturewas，thehighert

7、hegraftingratioWas．Thegraftingratioincreasedsharplywhenthereactiontemperaturereachedboilingtemperatureofthereactionsolution．ThegraftingratioWasproportionincreasingwiththemonomerconcentration．Thegraftingdegreeincreasesalongwi