聚丙烯的親水改性與表征.pdf

1、聚丙烯（PP）綜合性能好，用途廣泛，但由于分子中不含極性基團(tuán)而親水性較差，限制了其應(yīng)用領(lǐng)域。為了克服這一缺點(diǎn)，擴(kuò)展 PP的應(yīng)用范圍，需要對 PP材料進(jìn)行親水改性。本論文選用共混、等離子體表面處理、等離子體聚合、等離子體引發(fā)氣相接枝等物理、化學(xué)方法，研究了不同的親水改性工藝對 PP 親水性的影響及其結(jié)構(gòu)、形態(tài)的變化，并對改性機(jī)理進(jìn)行了探討。
　　 共混改性是一種簡便有效的方法。通過將 PP與少量親水助劑共混，制備出親水性良好的 P

2、P 切片。與純 PP 相比，加入少量親水助劑使 PP 熔體的流動(dòng)性略有提高，但流變行為基本沒有變化。因此，親水改性 PP 可以采用與純 PP 相同的紡絲拉伸工藝進(jìn)行紡絲。對親水改性 PP的紡絲工藝進(jìn)行探索，得到了力學(xué)性能、結(jié)晶性能、熔融行為等都基本不受親水助劑影響的PP 纖維。制備的親水改性 PP 纖維具有良好的力學(xué)性能，強(qiáng)度大于6.2cN/dtex。親水改性的PP 切片或纖維熔融壓片后，通過測其接觸角的方法評價(jià)親水性。共混改性使 PP

3、 具有了良好的親水性：切片的接觸角由未改性 PP的99°減小至50°；改性 PP 纖維熔融壓片的接觸角則減小為64°，差異可能是由于紡絲過程中助劑的少量熱損失造成的。掃描電子顯微鏡（SEM）的結(jié)果表明，親水助劑在纖維中均勻分散，沿纖維軸方向略被拉伸，寬度約為200nm。改性的 PP 纖維在水中具有良好的分散性，但纖維表面的親水助劑易被洗脫，使其親水性下降；在放置一段時(shí)間后，其親水性又可恢復(fù)，可能是親水助劑重新析出至表面所致。
　　

4、 低溫等離子體技術(shù)是一種“干化學(xué)”技術(shù)，可以顯著改善高分子材料表面的親水性，同時(shí)保持本體的性能不變。本工作利用真空氧等離子體處理 PP 膜，通過對處理時(shí)間、功率、氣流量等工業(yè)參數(shù)的探索和優(yōu)化，得到改善 PP 膜親水性的最佳等離子體條件。PP 膜在此條件下進(jìn)行等離子體表面處理，接觸角可以降低到4°，親水性表現(xiàn)出大幅度的提高。但放置一段時(shí)間后，氧等離子體表面處理PP 膜的親水性逐漸降低，不能持久保持。
　　 采用等離子體聚合和等離

5、子體引發(fā)氣相接枝的方法，提高改性 PP 膜的親水持久能力。用 CH4/ O2 混合氣對 PP 膜進(jìn)行等離子體聚合改性。通過對 CH4和 O2混合氣體的體積比和離子體條件的探索，得到優(yōu)化的工藝條件。PP 膜經(jīng)此條件進(jìn)行等離子體聚合改性，表現(xiàn)出良好的親水性，接觸角可以達(dá)到14°。等離子體聚合改性的 PP 膜在室溫下放置15天后，接觸角為55°；而只經(jīng)過 O2處理的PP 膜，放置4天后接觸角由4°增大為72°?？梢?，CH4/O2 混合氣等離子

6、體聚合處理要比選用純 O2 等離子體處理的表面親水效果保持的更長久。
　　 等離子體引發(fā)丙烯酸（Aac）氣相接枝聚合可實(shí)現(xiàn) PP 膜持久的親水改性效果。對接枝時(shí)間、溫度、壓強(qiáng)等條件進(jìn)行了探索，F(xiàn)TIR-ATR、SEM 等實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，只用10min 即可成功將 Aac 接枝到 PP 膜表面。接枝后PP 膜表面接觸角為32°，而且基本不隨放置時(shí)間增加或熱處理而增大。文中還對氣相接枝機(jī)理進(jìn)行了初步探討。這種快速有效的等離子體引發(fā)氣相