等离子体引发雾聚合制备功能化表面的研究

【摘要】高分子材料因具有力学性能好、化学稳定、绝缘绝热性好等优良的性能，近年来得到了快速发展，成为现代社会生活中不可或缺的材料。但是高分子材料表面极性低，导致大多数高分子材料表面存在难粘接、难染色等问题，并限制了高分子材料更为广泛的应用。高分子材料的表面改性，是研究开发高分子材料新性能的重要途径，可拓宽高分子材料应用领域。传统的表面改性方法（如表面涂覆、表面氧化、高能射线处理、表面接枝改性等）存在如表面结构破坏，形态和厚度无法控制，材料表面原性能消失，后处理繁杂等缺陷，而气相自由基聚合法进行表面改性可规避这些不足，但也有单体浓度稀薄，需要真空条件，聚合时间过长等缺点。作为气相聚合的改良方法，本文首次提出了雾聚合的概念，即将单体溶于有机溶剂后，雾化该单体溶液，形成雾状单体液滴凝结于等离子体处理表面发生接枝聚合反应，实现对高分子材料的表面改性。本文主要研究通过等离子体处理表面引发雾聚合，制备具有特殊形态表面的高分子材料。以聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）片为基质，使用等离子体处理后，引发雾化单体在基质表面的接枝聚合反应，改善材料的表面性能。本文详细研究了雾状单体浓度、基质与雾状液滴的接触时间、溶剂的种类以及单体种类等因素对高分子材料表面改性处理效果的影响，通过表征改性前后PMMA片的表面形貌、表面凸起颗粒的粒径及其分布和水接触角的变化等对改性的效果进行了评价。发现MMA的雾聚合反应，可在基质表面形成一层均匀的纳米凸起，且随着基质与雾状液滴的接触时间的增加，这些凸起颗粒尺寸变大，亲水性增强，即可以通过延长基质与雾状液滴接触的时间，调节表面凸起物的尺寸，并改善表面亲水性；同时也发现雾聚合后表面形貌受单体溶液浓度影响很大，随着浓度增加，基质表面的水接触角增加，极性较大的溶剂可导致水接触角减少，反之则增加；当使用甲基丙烯酸六氟丁酯（HFBMA）作为单体时，基质表面形貌与MMA作为单体时有较大差异，但同样受单体浓度、基质与雾状单体接触时间、溶剂种类影响。
【作者】万顺彊；
【导师】刘向东；
【作者基本信息】浙江理工大学，材料学，2014，硕士
【关键词】雾聚合；等离子体；有机玻璃片；甲基丙烯酸酯类单体；表面改性；接触角；

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