脈沖等離子體聚合改性聚丙烯薄膜表面的結構與親水性能.pdf

1、脈沖等離子體技術是改性膜性能的重要手段之一，與常規(guī)的連續(xù)等離子體相比，等離子體僅在脈沖“通”的狀態(tài)下發(fā)生，這期間單體被引發(fā)活化；在脈沖“斷”的狀態(tài)下，等離子體熄滅，單體在這段時間進行常規(guī)聚合。脈沖等離子體獨特的聚合原理，加上其低有效處理功率，短的有效處理時間，低紫外輻射等因素，大大降低了等離子體對載體膜、單體和聚合物的刻蝕破壞作用，通過脈沖等離子體聚合可以得到與常規(guī)聚合物結構類似的等離子聚合物。
　　 本文采用脈沖等離子體聚合技

2、術，以疏水性聚丙烯(PP)薄膜為基材，分別選取馬來酸酐(MAH)、甲基丙烯酸羥乙酯(HEMA)及醋酸乙烯酯(VAC)等離子體對聚丙烯膜進行改性處理。通過傅立葉紅外(FT-IR)、掃描電鏡(SEM)、接觸角等方法研究了等離子體處理的占空比、功率、時間、位置等因素對改性膜表面的化學結構、聚合量、微觀形態(tài)及親水性能的影響。
　　 以MAH等離子體聚合改性PP膜時，主要研究了等離子高低功率處理下對改性膜表面結構、聚合量與親水性的變化規(guī)律

3、。FT-IR分析表明，由于MAH聚合物中的酸酐結構易于被破壞，隨著等離子體處理功率以及占空比的變化，酸酐/羧酸結構的比例不斷變化。有效功率相同時，相對與連續(xù)等離子體處理，脈沖處理下更好的保留了單體結構。由于等離子體聚合時沉積聚合與刻蝕的共同作用，低功率連續(xù)以及高功率處理時聚合量隨處理功率升高而降低，而低功率脈沖處理時，隨著處理功率的升高，聚合量先增大后減小，以占空比為350/150時為最佳條件。SEM的結果則表明：在等離子體聚合時，改性

4、膜表面伴隨著表面聚合和氣相聚合；低功率時MAH以氣相聚合為主，高功率時則以表面聚合為主。改性膜水接觸角測試發(fā)現(xiàn)：隨著處理功率的增大，改性膜親水性減弱，結合改性膜水解前后的FT-IR分析，得出改性膜表面聚合物交聯(lián)結構增多。另外，隨著水解時間的延長，可以得到徹底水解的聚合物。
　　 改用HEMA為處理單體時，其在等離子體作用時以雙鍵聚合，在改性PP膜表面引入酯基及羥基等親水性基團，改善了膜的親水性。低功率時，無論是脈沖等離子體還是連

5、續(xù)等離子體，聚合物特征峰強度和聚合量都隨著功率的增加先增強然后減弱；而高功率時，聚合物表面等離子體破壞變強，尤其功率為40W，膜表面刻蝕嚴重，聚合物大量被剝離，紅外特征峰減弱。從微觀形貌看，低功率的脈沖等離子體和連續(xù)等離子體下，聚合物形態(tài)都不規(guī)整；而高功率下，聚合物定向生長態(tài)勢越來越明顯。有效功率相同時，隨著改性膜位置距右電極距離的減小，聚合物形態(tài)先趨于規(guī)整而后模糊。經過等離子體處理后，改性膜表面水接觸角均有顯著的降低。隨著處理功率的增

6、加，膜表面水接觸角逐漸變大，親水性變弱。
　　 選用VAC為處理單體時，在等離子體的作用之下VAC以雙鍵聚合，在膜表面形成聚醋酸乙烯酯。通過醇解，改性膜表面的聚醋酸乙烯酯部分轉化成了聚乙烯醇，使改性膜具有一定的親水性。SEM照片說明：在等離子體的作用下，VAC在載體聚合物的表面進行聚合，形成薄膜狀形態(tài)的聚合物；隨著占空比τon/τoff的增加，膜表面的薄膜層骨架變得越來越不清晰；增大處理功率、延長處理時間改性膜表面形態(tài)的變化與此