聚丙烯表面改性技術(shù)及應(yīng)用(2)

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1、聚丙烯表面改性技術(shù)與應(yīng)用周清6120805020530.引言聚丙烯(PP)作為通用塑料，以產(chǎn)量大、應(yīng)用面廣以及物美價廉而著稱，但聚丙烯具有非極性和結(jié)晶性，表面與極性聚合物、無機填料及增強材料等相容性差，導(dǎo)致其染色性、粘接性、抗靜電性、親水性也較差，這些缺點制約了聚丙烯的進一步推廣和應(yīng)用。聚丙烯的表面改性和功能化處理技術(shù)是一種重要的改性方法，研究主要集中在接枝極性單體,如馬來酸酐和丙烯酸等,以及帶有第二官能團單體,如甲基丙烯酸縮水甘油脂等；是改善PP表面性狀性的主要手段，可以提高PP材料與其他極性的

2、界面作用力，增強其親水性、染色性能、黏結(jié)性能和共混高聚物之間的相容性等。本文主要就聚丙烯材料的表面處理方法以及改性聚丙烯的應(yīng)用作簡單地介紹。1.高能輻照表面處理法輻照接枝法是用高能射線照射產(chǎn)生自由基，自由基再與活性單體反應(yīng)生成接枝共聚物。與其它接枝法比較，輻照接枝法的優(yōu)點在于適合各種化學、物理性質(zhì)穩(wěn)定的樹脂，能夠快速且均一地產(chǎn)生活性自由基，而且不需加化學引發(fā)劑，不過該方法成本較高。根據(jù)利用輻照獲得接枝活性點的方式可以將其分為同時輻照和預(yù)輻照兩種方法，同時輻照法是將反應(yīng)單體和PP接枝基體同時放置在輻

3、照環(huán)境中，這樣在基體上形成活性點的同時就可以進行接枝反應(yīng)。預(yù)輻照法就是首先輻照PP，使其表面帶有活性點，然后再和單體反應(yīng)。比較兩種方法，預(yù)輻照技術(shù)更能減少單體均聚物的生成。輻照接枝法在改善膜或纖維的表面極性方面應(yīng)用廣泛[1]。除了對基材進行輻照引發(fā)接枝反應(yīng)外，通過異相引發(fā)接枝[2]還有學者研究出利用預(yù)輻照對聚乙烯進行處理，再使用經(jīng)過輻照處理的聚乙烯作為聚丙烯的熔融接枝反應(yīng)的引發(fā)劑來引發(fā)聚丙烯接枝丙烯酸，經(jīng)反應(yīng)擠出制備出高性能的聚丙烯接枝丙烯酸共聚物。這種異相引發(fā)接枝反應(yīng)很好的控制了聚丙烯在熔融接枝

4、中的降解副反應(yīng)，極大的保存了基材優(yōu)異的力學性能。1.1γ-射線輻照接枝法γ-射線輻照屬于高能物理法，利用60Co-γ射線對原纖維基材進行處理，進而與單體進行接枝反應(yīng)得到所需要的接枝產(chǎn)物。文獻[3]中使用γ-射線輻照，成功在PP纖維上引發(fā)了丙烯酸、甲基丙烯酸、4-乙烯基吡啶的接枝共聚。發(fā)現(xiàn)使用丙烯酸鈉鹽和甲基丙烯酸鈉鹽可以避免丙烯酸和吡啶間成鹽，防止形成空間位阻效應(yīng)，有效提高其與4-乙烯基吡啶的共聚反應(yīng)活性。同時他們還研究了在反應(yīng)體系中引入適量摩爾鹽，形成氧化還原體系，提高鏈自由基引發(fā)接枝反應(yīng)效率，

5、同時能捕捉單體自由基防止接枝單體均聚，產(chǎn)物的接枝率隨摩爾鹽的加入量先增加后減少。1.2紫外線光照引發(fā)接枝法紫外光引發(fā)接枝是一種簡單高效的對聚合物材料表面進行改性的手段，通過表面接枝的方法，基材表面層將由于新接枝層的引入而被快速賦予功能性。紫外引發(fā)接枝改性，對基材本體結(jié)構(gòu)損傷小，新表面層與基體表面層共價鍵結(jié)合牢固，受到科學界的廣泛重視。文獻[4]中使用了紫外光引發(fā)了甲基丙烯酸甲酯在流延聚丙烯薄膜表面上的接枝反應(yīng)。接枝反應(yīng)以二苯甲酮和二氟二苯甲酮為光引發(fā)劑，在紫外光作用下流延聚丙烯表面產(chǎn)生活性中心，引

6、發(fā)單體在薄膜表面的接枝反應(yīng)，在薄膜表面引入極性基團以增強其親水性能。1.3電子束輻照接枝法電子束輻照接枝利用的是電子加速器產(chǎn)生高能電子束轟擊基體表面形成自由基活性種，引發(fā)接枝反應(yīng)。氧對輻照引發(fā)的自由基聚合有較強的阻聚作用，一般來說，電子束預(yù)輻照接枝過程中，聚合物基體是放置在真空無氧的條件下進行接枝反應(yīng)的，因此在生產(chǎn)過程中氧的去除給研究帶來不少困難。文獻[5]對在有氧條件下聚丙烯纖維的電子束預(yù)輻照接枝丙烯酸/丙烯腈進行了系統(tǒng)研究，發(fā)現(xiàn)輻照時PP纖維中存在的氧會形成過氧化物，也能分解引發(fā)接枝反應(yīng)，聲稱

7、在有氧條件下輻照有利于產(chǎn)生更多的活性自由基。整個反應(yīng)在5h后趨向飽和。同時，文獻[6]也對在有氧條件下使用電子束預(yù)輻照接枝法，制備聚丙烯接枝丙烯酸?？疾炝死肍e2+離子與體系中過氧化物的氧化還原反應(yīng)，在較高溫度下分解鏈自由基與氧氣生成的過氧化自由基，使反應(yīng)能克服氧氣的阻聚作用，順利進行；通過將反應(yīng)的起始速率對溫度倒數(shù)作直線圖，推算得到該催化反應(yīng)的活化能為137kJ/mol。除了單獨使用輻照引發(fā)接枝反應(yīng)外，還有學者嘗試了利用預(yù)輻射在聚丙烯表面產(chǎn)生高分子過氧化物，然后在通過反應(yīng)擠出過程中的高溫和剪切

8、力作用使其分解產(chǎn)生活性點來引發(fā)丙烯酸單體接枝反應(yīng)[7]。1.4低溫等離子體引發(fā)接枝法低溫等離子體接枝改性，是在等離子體激發(fā)條件下，對高分子材料基體表面進行處理，使其生成自由基活性種，進而將功能化的官能團引入基體表面，接枝改性過程對基體本身結(jié)構(gòu)性能改變不大，僅在基體表面幾個微米厚度上變化。具有高效、環(huán)保、操作方便等特點，是表面改性領(lǐng)域中具有巨大潛力的一個研究方向。有學者利用低溫等離子來引發(fā)聚丙烯膜表面接枝改性，將丙烯酸接枝到聚丙烯膜表面來改善其親水性[8]。文獻[9]對聚丙烯中空纖維