聚甲基丙烯酸甲酯材料表面改性及其抗靜電性能的研究.pdf

1、高分子材料依其優(yōu)美的外觀、低廉的價格、出色的電絕緣性能、良好的加工性能和耐化學(xué)性能而獲得廣泛應(yīng)用。但在摩擦?xí)r容易積累靜電荷，導(dǎo)致表面吸塵、薄膜閉合、電子器件擊穿、電擊和爆炸等許多災(zāi)害。為消除靜電危害，工業(yè)上一般將材料的表面電阻率限制在1012Ω/sq.以下。添加低分子量抗靜電劑是最常見的抗靜電措施，由于這種改性材料主要是利用抗靜電劑在材料表面吸附的水分降低表面電阻率，因此耐久性差，不耐洗，對環(huán)境濕度的依賴性大，而且材料的耐熱溫度和表面特

2、性都有不同程度下降。經(jīng)炭黑、金屬填料改性的聚合物，雖能獲得比較好的永久性抗靜電性能，但也存在價格高、不易著色、填料易脫落或氧化以及物性下降等缺點。材料表面改性是提高材料表面抗靜電性能的一個重要途徑。本文采用等離子體表面改性技術(shù)對聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)高分子材料(表面電阻率為1015Ω/sq.)進行處理，以提高其抗靜電性能。 (1)采用Ar等離子體對PMMA材料進行表面改性，研究了Ar等離子體處理時間、氣體壓強、放電功率對材

3、料表面親水性的影響，通過材料表面電阻率的測定對改性材料的抗靜電性能進行評價。接觸角測定表明：材料表面的親水性得到了顯著改善，在等離子體處理時間3min；氣體壓強50Pa；放電功率40W的條件下，材料對水的接觸角從80.4°降低到47°。通過測定此條件下材料的表面電阻率發(fā)現(xiàn)：Ar等離子體處理材料表面能明顯改善材料表面的親水性，但對材料表面的抗靜電性能卻沒有明顯的改善。 (2)用Ar等離子體預(yù)處理活化材料表面，以提高PMMA表面的親

4、水性，然后以Ar等離子體引發(fā)聚乙二醇(PEG-200)在PMMA表面固定化，以改善其抗靜電性能。實驗中研究了PEG-200濃度、Ar等離子體固定時間、氣體壓強、放電功率對材料表面親水性和表面電阻率的影響，同時確定了改善材料表面抗靜電性的最佳條件。衰減全反射紅外光譜(ATR-FTIR)分析結(jié)果表明：Ar等離子體可以將PEG-200以化學(xué)鍵的形式固定于PMMA表面。原子力顯微鏡(AFM)對其進行表面形貌分析后表明：等離子體固定PEG前后PM

5、MA的表面形貌發(fā)生了明顯變化。表面電阻率測定結(jié)果表明：等離子體固定PEG后的PMMA表面電阻率下降了3～6個數(shù)量級，最佳條件下修飾的PMMA材料的抗靜電性能顯著提高，而且經(jīng)等離子體預(yù)處理后固定PEG的PMMA表面電阻率值明顯比未經(jīng)等離子體預(yù)處理直接固定PEG的PMMA表面電阻率值低。 (3)嘗試Ar等離子體技術(shù)和紫外光照射相結(jié)合，在無光引發(fā)劑的條件下實現(xiàn)了丙烯酰胺(AAm)在PMMA表面的接枝聚合，以改善材料表面的抗靜電性能。實

6、驗中探討了等離子體預(yù)處理時間、放電功率、氣體壓強、AAm單體濃度和紫外照射時間對材料表面電阻率的影響，并且研究了AAm單體濃度和紫外照射時間對材料表面親水性的影響。通過ATR-FTIR和掃描電子顯微鏡(SEM)分析研究了PMMA接枝AAm前后表面性能和表面形貌的變化，結(jié)果表明：AAm已經(jīng)成功接枝于PMMA表面?？轨o電性能測試表明：接枝丙烯酰胺可以使PMMA材料的抗靜電性能顯著提高，表面電阻率下降了3～5個數(shù)量級。通過對表面電阻率和接觸角