聚烯烃的化学改性及功能化薄膜的制备

论文摘要

目前我国南方存在冻雨现象,对电力设施有很大威胁。具有低表面能的涂料（含氟涂料）虽然可以有效抑制水在其表面的粘附,但与基体之间的粘附力也很低,容易在雨水的冲刷下流失。本文研究了丙烯酸、丙烯酰胺等单体对聚乙烯、聚丙烯的溶液接枝反应,以得到高接枝率和低副反应程度的接枝聚烯烃材料。对于接枝聚丙烯而言,丙烯酸的接枝率最高可达15.8wt%。以丙烯酸接枝聚丙烯为起始物,配制了浓度25mg/mL的聚丙烯接枝物/二甲苯溶液,并于不同温度下在极性基板（玻璃片、白铁板）上成膜。一方面使得极性基团趋于基板和膜的界面处,从而提高聚烯烃膜与基体之间的粘附力；另一方面在与空气接触的一面,通过控制聚丙烯从溶剂中析出的速度来调节膜的表面粗糙度,从而实现利用粗糙度的变化达到疏水的目的。同时研究了成膜温度、薄膜表面形貌、水接触角及滞后角三者之间的关系。FE-SEM结果表明,当成膜温度较高时,薄膜表面只会形成不连续的凸起。随着成膜温度的降低,薄膜与空气的接触面会形成蜂窝状网络结构。并且成膜温度越低,蜂窝网孔尺寸越小,网孔密度增加,薄膜表面与水的接触面积也相应减小,水的接触角增大,水接触角最高可达137.9°,接触角滞后现象也被有效抑制,水滴很容易从薄膜表面滚落。XPS分析结果表明,薄膜与基板接触面的氧含量较薄膜与空气接触面有大幅提高,说明接枝的极性基团趋于在薄膜与基板接触面上富集。同时,薄膜与基板接触面的亲水性及抗血小板吸附试性能较薄膜与空气接触面也有大幅提高。通过这种方法,制备了具有高疏水性表面且与极性基板有很好粘附性的薄膜。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一部分 文献综述
• 1.1 聚烯烃的极性改性
• 1.2 聚烯烃的后功能化
• 1.2.1 熔融接枝法
• 1.2.2 固相接枝法
• 1.2.3 悬浮接枝
• 1.2.4 溶液接枝法
• 1.3 聚丙烯功能化薄膜
• 1.3.1 聚丙烯功能化薄膜的制备方法
• 1.3.2 接触角的测量及影响因素
• 1.3.3 超疏水膜的研究进展
• 1.4 功能化薄膜的表征方法
• 1.4.1 液滴形状分析液体（DSA）
• 1.4.2 X射线光电子能谱（XPS）
• 1.4.3 场发射扫描电镜（FESEM）
• 1.5 论文的意义及研究内容
• 第二部分 实验部分
• 2.1 实验原料
• 2.2 聚烯烃接枝物的制备
• 2.3 聚烯烃接枝物的提纯
• 2.4 聚丙烯及其接枝物薄膜的制备
• 2.5 测试与表征
• 2.5.1 红外光谱表征
• 2.5.2 聚烯烃接枝物的化学分析（酸碱反滴定法）
• 2.5.3 熔融指数
• 2.5.4 水接触角及滞后角
• 2.5.5 X-射线光电子能谱分析
• 2.5.6 差式量热扫描仪分析
• 2.5.7 表面形貌观察
• 2.5.8 耐洗刷性能测试
• 2.5.9 血小板黏附实验
• 第三部分 结果与讨论
• 3.1 溶液接枝反应条件的确定
• 3.1.1 溶剂与引发剂
• 3.1.2 反应温度、反应时间及原料配比
• 3.2 AA溶液接枝LDPE
• 3.2.1 LDPE及其接枝物的红外光谱
• 3.2.2 单体与引发剂含量对LDPE接枝物接枝率的影响
• 3.2.3 引发剂含量对LDPE接枝物熔融指数的影响
• 3.3 AA溶液接枝HPP
• 3.3.1 HPP及其接枝物的红外光谱
• 3.3.2 引发剂和单体含量对HPP接枝物接枝率的影响
• 3.3.3 引发剂和单体含量对HPP接枝物熔融指数的影响
• 3.4 AA溶液接枝LPP及疏水性薄膜的制备与表征
• 3.4.1 LPP及其接枝物的红外光谱表征
• 3.4.2 LPP及其接枝物的接枝率和熔体流动性能
• 3.4.3 成膜温度对LPP接枝物薄膜与空气接触面接触角及滞后角的影响
• 3.4.4 LPP接枝物薄膜与空气接触面的表面形貌
• 3.4.5 LPP接枝物薄膜与基板接触面的表面形貌
• 3.4.6 LPP接枝物薄膜与基板接触面的接触角与成膜材料接枝率的关系
• 3.4.7 LPP接枝物薄膜与基板接触面的表面元素分析
• 3.4.8 LPP及LPP-g-AA薄膜与基板接触面的抗凝血性能
• 3.5 LPP多单体接枝及疏水性薄膜的制备与表征
• 3.5.1 LPP及其多单体接枝物的红外光谱表征
• 3.5.2 AM加入量对LPP接枝物AA接枝效率的影响
• 3.5.3 LPP多单体接枝物薄膜与基板接触面的接触角
• 3.5.4 LPP多单体接枝物薄膜的耐洗刷性能
• 3.5.5 LPP接枝物的热分析
• 结论
• 参考文献
• 硕士研究生期间发表论文
• 致谢