大分子表面改性劑的設(shè)計(jì)合成及其對(duì)聚苯乙烯表面極性的改性研究.pdf

1、聚苯乙烯（PS）以其優(yōu)越的性能已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用，但是其表面極性較小，導(dǎo)致表面親水性和表面粘結(jié)性較差，極大地限制了其應(yīng)用范圍的拓展。因此，對(duì)基體聚苯乙烯進(jìn)行表面改性，已經(jīng)成為提高其綜合性能的重要手段，而傳統(tǒng)的表面改性方法，不但需要專用設(shè)備，造價(jià)昂貴，而且很難得到完整均一的功能化表面。而采用添加表面改性劑實(shí)現(xiàn)表面功能化的方法，不僅簡(jiǎn)單、實(shí)用，應(yīng)用范圍廣泛，成本較低，而且可以有效地提高聚苯乙烯的表面性能，并賦予其均勻而完整的功能化表面層，形

2、成豐富的表面梯度結(jié)構(gòu)。但是，通常采用的小分子表面改性劑的表面改性效果雖然明顯，但是在使用過程中，容易向溶劑中擴(kuò)散，不耐沖刷、磨擦、洗滌等，持久性較差，容易在外界環(huán)境中流失，嚴(yán)重縮短了產(chǎn)品的使用壽命，而采用大分子表面改性劑則可以有效地克服上述缺陷。但單純是大分子表面改性劑與聚合物共混時(shí)其使用效率欠佳，如何平衡大分子表面改性劑的使用壽命和效率成為本課題研究的核心。 本論文首先選擇大分子表面改性劑聚醚硅油（polyether sili

3、cone oil），研究了聚苯乙烯/聚醚硅油（PS/PESO）共混體系，聚醚硅油中的聚醚鏈節(jié)在靶向端頭（硅油鏈段）的引導(dǎo)作用下向聚合物表面遷移擴(kuò)散的基本機(jī)理和影響因素。在試樣的制備過程中，接觸介質(zhì)對(duì)其表面性能的影響非常顯著。當(dāng)以強(qiáng)極性物質(zhì)（玻璃或聚酰亞胺）作為接觸介質(zhì)時(shí)，玻璃或聚酰亞胺表面的誘導(dǎo)作用成為影響聚醚鏈段表面性能的主要因素；當(dāng)以弱極性物質(zhì)（空氣或聚四氟乙烯）作為接觸介質(zhì)時(shí)，聚醚硅油中硅油鏈節(jié)的靶向作用成為影響聚醚鏈段表面性能的

4、主要因素。因此，大分子表面改性劑在靶向鏈段的牽引下，也可以保持較高的使用效率。 為了進(jìn)一步研究大分子表面改性劑對(duì)表面改性持久性的影響，建立了聚苯乙烯/聚苯乙烯-g-聚乙二醇（PS/PS-g-PEG）共混物模型體系，研究了聚醚鏈段在共混體系表面的遷移行為及其表面改性的持久性。首先以聚乙二醇（PEG400和PEG1000）作為親水性鏈段，以苯乙烯（St）作為疏水性主鏈，通過沉淀聚合法接枝，制備了大分子表面改性劑PS-g-PEG，由于

5、PS-g-PEG中親基體鏈段的存在提高了聚乙二醇與聚苯乙烯的相容性，對(duì)其遷移擴(kuò)散行為有明顯的抑制作用，但表面改性的持久性得到顯著提高，甚至可以實(shí)現(xiàn)對(duì)聚苯乙烯表面改性終生化的目的。而且在乙醇溶液的誘導(dǎo)作用下，聚醚鏈段向表面不斷遷移擴(kuò)散，導(dǎo)致表面改性效果不斷加強(qiáng)。同時(shí)由于親基體鏈段的存在，使PS-g-PEG在聚苯乙烯中的遷移擴(kuò)散困難，大分子表面改性劑的使用效率較低。 為了調(diào)控聚乙二醇組分在共混物表面的富集性能，在延長改性壽命的同時(shí)提

6、高表面改性效果，把PS-g-PEG作為增容劑加入聚苯乙烯/聚乙二醇（PS/PEG）共混體系，通過增容劑對(duì)聚乙二醇組分的分布進(jìn)行調(diào)節(jié)，對(duì)聚乙二醇組分和聚苯乙烯之間相容性的影響，實(shí)現(xiàn)了一定范圍內(nèi)聚乙二醇組分表面性能的有效控制。在三元共混體系（PESO/PS-g-PEG/PS）中，發(fā)現(xiàn)當(dāng)PS-g-PEG作為增容劑使用時(shí)，不僅沒有影響聚醚硅油鏈段的有效靶向作用，實(shí)現(xiàn)高效改善聚合物薄膜表面性能的目的，而且增強(qiáng)了聚苯乙烯與聚乙二醇的相容性，提高其耐