北京化工大学进行多官能单体TMPTA在LDPE表面光接枝聚合研究

TMPTA的技术优势随着时代的发展，人们对于各种材料的需求越来越高，其中有一类材料——紫外线固化剂，被广泛应用于各个领域。

而在这一领域中，TMPTA（三甲撑三醇三丙烯酸酯）这一特殊的化学物质便是颇受瞩目的存在。

TMPTA是一种特殊的串联三元醇三丙烯酸酯，其技术优势在多个领域中都能得到体现。

本文将系统地介绍TMPTA的技术特点及其在各个领域中的应用价值。

一、TMPTA的技术特点TMPTA的分子结构很特殊，每个分子都包含三个羟基基团和三个丙烯酸基团。

这也就决定了它具有极高的活性和耐久性，且能够吸收紫外线并产生交联反应，使涂层或材料在短时间内固化并形成具备优良性能的产品。

同时，TMPTA还具有低毒性、低挥发性、耐热性以及优良的吸附性能等优点。

这些特殊的技术优势使得TMPTA在各个领域中得到了广泛的应用。

二、TMPTA在涂料行业中的应用随着科技的不断发展，现代涂料有着更高的要求，要求具有高硬度、高光泽、高耐磨、防腐防水等多种特殊性能。

而TMPTA 在涂料行业中的应用则可以为其提供更为优异的产品特性。

在现代涂料中，TMPTA策略性地作为交联剂被广泛使用，具有极高的交联密度、抗划伤、抗化学腐蚀、优良的耐候性能，以及更好的耐紫外线能力。

同时，在涂料中，TMPTA作为交联剂的使用量也以稳定的方式持续增加。

三、TMPTA在3D打印材料中的应用3D打印是近年来发展非常快的技术，也是未来工业发展的一大趋势。

而TMPTA因为具有优异的聚合性能和特殊的分子结构而被广泛应用于3D打印材料之中。

在3D打印材料中，TMPTA 通常作为单体或者是交联剂，其在材料中的应用能够带来高强度、高弹性、高粘附力，同时能够充分发挥3D打印的优势，达到更高的材料利用效率，有效地提高生产效率和经济效益。

四、TMPTA在电子产品封装中的应用随着电子产品的不断发展，对其电气性能、密封性、耐久性等方面的要求也不断提升。

而TMPTA的一些特殊属性，如低毒、低挥发性、耐高温、防腐等特性，则使其成为封装电路板的理想物质，能够有效提高其密封性和可靠性。

多官能单体TMPTA的表面光接枝聚合研究于毅冰刘莲英孙玉凤何辰凤杨万泰*教育部可控化学反应科学与技术基础重点实验室，北京化工大学材料科学与工程学院，北京100029关键词：多官能单体表面光接枝三羟甲基丙烷三丙烯酸酯（TMPTA）聚合物表面接枝引入功能基团是改善表面性能的重要方法，表面接枝聚合所用单体多为单官能单体，接枝链为线型或少量支化结构，在基材表面形成“蘑菇”状或聚合物刷的形态[1,2]。

单官能单体表面接枝聚合时加入少量多官能单体可加快接枝反应并使接枝链支化[3]，而采用纯粹多官能单体进行表面接枝聚合的研究还鲜见报道。

多官能单体，如三羟甲基丙烷三丙烯酸酯（TMPTA）、二乙二醇双丙烯酸酯（DEGDM）、二乙烯基苯（DVB）以及N, N’-亚甲基双丙烯酰胺（MBAAm）等具有多个双键，是常用的交联剂。

多官能单体的表面接枝聚合中，更多双键会成为引发增长点，接枝链易形成交联结构，表面形成具有体型结构的接枝层，这为制备具有某些特殊性能如耐溶剂性、耐刮擦性等的表面提供了一种简单易行的新方法。

此外，结合多官能单体的特点进行表面接枝聚合赋予表面特殊形貌也为表面进一步的功能化、图案化提供了基础。

因此，多官能度单体的表面接枝聚合研究在理论和应用上都具有重要意义。

本文以二苯甲酮（BP）为光引发剂、丙酮-水为混合溶剂，进行多官能单体三羟甲基丙烷三丙烯酸酯（TMPTA）在低密度聚乙烯（LDPE）表面的光接枝聚合，研究接枝聚合过程、接枝表面形貌及表面性能，并证实接枝膜上仍含有官能基团可进行二次接枝。

接枝聚合所用实验装置同文献[4]，用微量注射器将一定量单体和引发剂溶液国家杰出青年科学基金（20025415）、国家自然科学基金重点项目（50433040）资助注射到两片LDPE膜中间，然后置于1KW高压汞灯下照射（光强为6000µW/cm2）一定时间。

将接枝膜用丙酮抽提48h，再超声处理30min。

反复抽提和超声处理以除去未反应单体和均聚物，然后于50℃下常压干燥至恒重。

第34卷第1期2007年北京化工大学学报JOU RNAL OF BEIJING U NI VERSIT Y O F CHEM ICA L T ECHN OL OGY Vol.34,N o.12007BOPP 膜表面接枝聚己内酯的研究隋 圆 赵京波 杜小瑾 杨万泰*(北京化工大学材料科学与工程学院,北京 100029)摘 要:以异丙醇铝为催化剂,采用一步法和两步法在聚丙烯膜表面接枝聚己内酯。

AT R FT I R 、XP S 及表面水接触角测定分析证实了接枝反应的发生。

采用一步法接枝可以得到平坦覆盖的接枝层,而用两步法接枝得到了细小颗粒分布的表面,膜表面氧与碳的摩尔比分别为0 167和0 141。

接枝聚己内酯后,BOP P 膜表面的水接触角由100 降低到82 。

关键词:聚丙烯; 己内酯;异丙醇铝;开环聚合中图分类号:O631 5收稿日期:2006 04 26基金项目:国家自然科学基金重点项目(50433040);北京市教委高分子化学与物理学科建设项目(XK100100433/X K100100540)第一作者:女,1973年生,博士生*通讯联系人E mail:yang wt@引 言可生物降解的聚合物可用作生态环境材料,也可用于生物医学和医药方面[1 2],近年来已成为研究的热点。

其中,聚己内酯(PCL)因其优良的渗透性、无毒性、生物降解性而受到了人们的广泛关注。

PCL 与许多商品化聚合物共混,可达到分子水平的相容,因此, 己内酯( CL)常用作聚合物的改性单体,来制备功能化高分子材料。

目前,在聚合物本体上接枝聚己内酯的研究较多,大多通过聚合物的侧基上的官能团如羟基和金属化合物催化剂共同作用,引发 己内酯开环聚合,从而直接将PCL 接枝到聚合物骨架上[3 8]。

在固体表面涂覆或接枝生物相容性和/或可生物降解聚合物是改善生物材料表面性能的有效手段,它的研究引起了人们的关注。

这方面的研究大多以金、银、硅[9 10]为基材,在聚合物膜等软材料表面接枝可降解聚合物的研究比较少[11 12],但是这类基材更有利于生物材料在医学方面的应用。

TMPTA在光纤制造中的应用随着信息技术的不断发展，光纤通信作为目前最先进、最快捷、最安全的通信方式之一，备受关注。

光纤的制造是一个复杂的过程，需要采用各种复杂的化学物质。

而TMPTA是其中一种重要物质，在光纤制造过程中发挥着重要的作用。

一、TMPTA的基本概况TMPTA是三(甲基)异丙烯基氧基丙基丙烷酸收缩3倍氯乙基酯的缩写，是一种聚合物单体，无色透明或微黄色液体，具有较高的稳定性和热稳定性，可溶于大多数有机物，不易挥发。

它的聚合反应速度较快，可以快速固化。

二、1. 表面涂层光纤的表面涂层是为了保护光纤，防止光线传输时引起损耗。

在涂层反应中，TMPTA充当桥梁，将反应物连接在一起，并构成聚合物结构。

它可以与其他单体共聚，形成高分子聚合物，提高光纤表面张力，使其更加耐磨、耐腐蚀和抗氧化。

2. 绝缘材料光纤电池是由以金属为基底的绝缘材料制成，这种材料需要具有极佳的绝缘性能和耐高温性能。

TMPTA在其中起到了很大的作用，它可以与其他单体组成高分子链，形成固体的材料，并且聚合物具有优良的绝缘性能和耐高温性能。

3. 核心材料光纤的核心材料是由二氧化硅和氧化铝构成，但是为了使光纤性能更加优越，需要加入一些单体。

TMPTA可以与多种单体进行共聚，形成高分子链，来增强光纤的强度和稳定性。

三、TMPTA在光纤制造中的原理TMPTA作为聚合物单体，可以与其他单体进行反应，形成聚合物，然后将光纤涂层、绝缘材料和核心材料固定在一起。

反应通常需要在紫外线的引导下进行。

当紫外线照射到反应物时，它会激发电子从反应物的价壳层上跃迁至空壳层，形成自由基。

这些自由基能够触发反应，从而形成聚合物，将光纤涂层、绝缘材料和核心材料粘合在一起。

四、结论TMPTA在光纤制造中具有重要的应用价值，可以用作表面涂层、绝缘材料和核心材料等方面，可以起到非常优秀的固化反应。

它的聚合反应速度很快，可以大大缩短光纤制造时间，提高生产效率。

只有了解TMPTA在光纤制造中的应用原理，才能更好地掌握光纤制造的核心技术。

表面光接枝聚合及进展杨万泰(北京化工大学材料科学与工程学院,有机材料表面工程研究室,北京 100029）聚合物制品的表面改性和表面功能化目前已成为聚合物科学的热点之一。

在众多表面改性和功能化方法中，表面光接枝聚合以其具有的设备投资低，容易操作，反应仅限制在表面等优点而逐渐引起学者和工业界的重视，故最近几年这方面的报道越来越多。

笔者在1993年8月至1996年8月曾有幸作为该领域开拓人之一的B.Råndy教授学生，在瑞典从事了近三年的表面光接枝领域的研究。

回国后建立了一个有机材料表面工程研究室，不仅继续了这方面的基础研究，而且在将表面光接枝聚合变成一有效的表面处理技术方面做了大量的工作。

本报告将介绍这些研究工作和结果。

表面光接枝聚合是一二维表面受限非均相聚合反应体系，非常复杂。

但反过来看，这种复杂性却为我们提供了调控的可能性。

如接枝深度、接枝层厚度。

接枝层内部形态和表面形貌均可由多种反应参数进行控制。

表面交联，表面接枝交联，表面接枝固化，以及表面接枝IPN也由该体系而产生。

表面光接枝用的单体大多用的是丙烯酰胺、丙烯酸及衍生物，这些单体不仅成本高，大多数还有毒或刺激性气味，不适合于开放性的车间规模塑料或纤维制品的表面接枝处理。

为此，我们系统研究了成本低，环境基本友好的两种单体，马来酸酐（MAH）和醋酸乙烯（VAC）的表面光接枝性能，找到了有效的接枝方法；研究过程中还发现了MAH和苯乙烯的自引发现象，发明了熔融表面接枝方法；利用MAH与给电子单体形成的CTC，可以大大加速接枝反应速度，提高接枝效率。

由于这两种单体含有酐基和酯基，也为表面后功能化奠定了基础。

利用两步法，即首先用光化学反应在基材表面形成休眠基，尔后热聚合的方法，可以很方便地将一些毒性较大，对光较敏感地单体接枝在制品表面，其接枝量可以在较大范围内调控，这就为制备一些需要大量基团的功能材料奠定了基础。

通过沉淀接枝方法可以得到具有单分子链的接枝层，该方法适用于仅需超薄改性层的表面处理，同时利用这种方法可以观测到接枝链颗粒在表面增长的过程。

化工大学科技成果项目目录精细化工1.高纯度乳酸分离技术2. 高品质烷基多苷分离技术3. 高纯度月桂二酸分离技术4. 高纯度二聚酸分离技术及装置5. 高品质聚甘油酯生产技术6. 催化加氢合成三羟甲基丙烷新技术7. 高纯度硬脂酸单甘酯分离技术及装置8. 辣椒红色素提取技术9. 无磷洗衣粉助洗剂生产技术10. 硝基苯加氢制苯胺发泡金属催化剂技术11. 2000吨/年丙烯酸多官能单体项目12. 超临界CO2萃取黄水中香料物质13. 纳米铟锡氧化物复合粉体生产技术14. 糠醛生产技术15. 脂肪酸及油脂加氢催化剂生产技术16. 丁基胶乳生产技术17. 水溶性/醇溶性/油溶性壳聚糖的制备技术18. 聚丙烯酸钠制备技术19. 2000吨/年水乳型丙烯酸复膜胶生产技术20. 低成本无甲醛2000吨/年细木工板用粘合剂生21. 高效聚羧酸盐助洗剂合成技术22. 1000吨/年静电植绒用丙烯酸酯共聚乳液生产23. 1000吨/年纺织整理用丙烯酸脂共聚乳液生产24. 含氧型系列液体洗涤剂生产技术25. 环氧油增塑剂生产技术26. 新型橡胶补强剂（XRF）生产技术27. 反相悬浮聚合法合成高分子絮凝剂生产技术28. 100吨/年环氧丙烯酸酯生产技术29. BJ-1型柴油低温流动改性剂生产技术30. 食品化妆品31. 减压法止痒液32. 节能型车船用燃油除炭剂生产技术33. 环保型系列脱模剂生产技术34. HD新型系列消泡剂35. 节煤型燃煤脱硫剂生产技术36. 2,4—二甲氧基苯甲酸生产技术37. 松锈剂生产技术38. 消泡剂生产技术39. 环保型纺织品柔软整理剂生产技术40. 五金产品不锈剂生产技术41. 农用大棚膜修补胶生产技术42. 芳香823型高效管道疏通剂生产技术43. 高弹性聚氨酯粘结剂生产技术44. 无三苯环保稀料生产技术45. 高效管道疏通剂生产技术46. 水性脱漆剂生产技术47. 免水洗手液生产技术48. 快速密封堵漏胶生产技术49. 金属修补剂系列生产技术50. 金属与橡胶室温硫化粘合剂生产技术51. 新型高效脱硫纳米催化技术及产品NBC52. 纳米氧化物瓷粉体制备技术53. 3000吨/年吸水性树脂生产技术54. 年产1000吨羧酸盐絮凝剂生产技术55. 精细化学品提纯技术56. 连续多级逆流分步结晶技术57. 超临界流体萃取技术58. 超重力工程技术59. 分子蒸馏技术60. 由废食用油制备生物柴油61. 高效除浊剂生产技术62. 高强快干纸管胶生产技术63. 高强快干抗水纸箱胶生产技术64. 常温快固型强力皮带接头胶生产技术65. 反相乳液聚合法制备聚丙烯酸钠絮凝剂生产技术66. 橡胶制品室温硫化快速修补胶生产技术67. 尼龙树脂扩链剂及扩链增粘技术68. 纸上光胶生产技术69. 纸塑复合粘合剂生产技术70. RFC新型补强填充剂生产技术材料加工71. 复合材料抽油杆制造的成套装备与技术72. 超高性能纳米炭黑生产技术73. 聚乙烯醇生物降解塑料膜生产技术74. 聚丙烯发泡材料成型技术及生产线75. 木塑复合混凝土建筑模板制品生产技术76. 木塑复合托盘制品生产技术77. 木塑复合微发泡建筑装饰材制品生产技术78. 新一代激光直接制版版材生产技术79. 天然高分子纳米纤维膜的制备80. 超高分子量聚乙烯注塑成型及高耐磨油田抽油杆扶81. 超高分子量聚乙烯注塑成型及高耐磨油田抽油杆扶82. 宽幅卷材及片材成型技术83. 多层复合制品的吹塑成型技术84. 超临界流体微孔发泡挤出成型技术及装备85. 超临界流体微孔发泡注塑成型技术及装备86. 高强超韧尼龙合金生产剂技术87. 高性能水性木器涂料制备技术88. 超重力法制备纳米氢氧化镁阻燃剂新技术89. 异丙苯清洁生产成套技术90. 新型镁基无卤高抑烟无机阻燃剂机械设备91. 环保型洗井液固相分离器生产技术92. GZS7型钻屑输送机生产技术93. 科氏流量计二次仪表制造技术94. 电网分析仪制造技术95. 转子式自清洁强化传热装置技术96. 全电动平板压机技术97. 新型高效填料技术98. 高效丝网除雾器技术99. PCP系列高聚物熔体齿轮泵生产技术100. WFJ系列往复式销钉挤出机生产技术101. CPJ系列串联式磨盘螺杆挤出机组102. 同向平行双螺杆混炼挤出机组系列产品103. 大型高效搅拌槽/反应器104. 特殊物系精馏新技术105. 双质体振动筛筛分技术106. 新型粉体混合机107. 翻袋过滤式离心机108. 旋转挤压过滤机(系列)109. 蜂窝密封技术110. 钢丝绳隔振器的减振降噪技术生物化工111. 聚天门冬氨酸生产技术112. 生物法生产壳低聚糖技术113. 发酵法生产透明质酸技术114. 酶法生产棕榈酸异辛酯技术115. 沙棘果渣中β－胡萝卜素的提取116. 辣椒红素提取和精制工艺117. 不对称还原生产（S）-3氯-1-苯基丙醇118. 稻秸生物转化制取木糖醇技术119. 大豆精深加工成套技术及关键设备120. 发酵废菌丝体的综合利用技术121. 青霉素和柠檬酸菌丝体的综合利用技术环境工程122. 废润滑油回收技术123. 水淬渣、粉煤灰、氟石膏综合利用技术124. 温室——槽式高效循环自热堆肥系统125. 催化吸附同时脱除NOX和SOX技术126. 用于毒物清除的流向变换催化燃烧技术127. 天然气脱硫技术128. 催化还原脱除废气中的NOX技术129. 从废食用油中提取燃料油技术130. 选择性催化脱除一氧化碳技术131. 废旧橡胶轮胎制备胶粉技术132. 胶粉的活化技术及工艺133. 高效导向筛板技术134. 垃圾填埋场渗滤液的处理技术135. 利用有机废弃物生产汽车代用燃料技术136. 垃圾高效生物堆肥处理设备与技术137. 羟基自由基活性氧生产工艺与应用技术138. 流向变换催化燃烧技术在废气治理中应用139. 光催化环保空调技术140. 利用超重力技术脱除尾气中的二氧化硫化工大学科技成果项目精细化工投资3000万元1. 高纯度乳酸分离技术技术简介:目前我国已有几个厂家生产乳酸，其生产方法有化学合成法及生物发酵法，但其纯度都在80%左右，且色泽等其它各项指标均未达国际标准。

《高分子化学》各章要求及重点内容第一章 绪论一、基本要求1、掌握高分子化学的基本概念。

2、对重要的相关概念进行辨析。

3、掌握聚合物的分类与命名。

4、正确写出常用聚合物的名称、分子式、聚合反应式。

二、主要内容 1、基本概念单体、高分子、大分子、聚合物、低聚物（齐聚物）； 结构单元、重复单元、单体单元、链节； 主链、侧链、端基、侧基；聚合度、相对分子质量、相对分子质量分布等；加聚反应、缩聚反应、加聚物、缩聚物、连锁聚合、逐步聚合； 2、聚合物的分类、命名及典型聚合物的命名、来源、结构特征 - 表1-5、1-6、1-7、1-8、内容合成高分子、天然高分子；碳链聚合物、杂链聚合物、元素有机聚合物、无机高分子； 聚酯、聚酰胺、聚氨酯、聚醚、聚脲、聚砜。

3、聚合反应的分类及聚合反应式 聚合物分子式（结构式）、结构单元-重复单元的区别与联系； 聚合反应的分类及聚合反应式写法；加成聚合与缩合聚合、连锁聚合与逐步聚合的联系与区别。

第二章 逐步聚合要求一、基本要求1、掌握逐步聚合的基本概念；2、逐步聚合反应分类（从不同的角度分类）3、比较线形逐步聚合与体型逐步聚合反应；4、线形逐步聚合反应聚合度的计算与控制（单体等摩尔比反应与非等摩尔比反应）；5、体型逐步聚合凝胶点的控制；6、正确书写重要逐步聚合聚合物的合成反应式；7、比较连锁聚合与逐步聚合，讨论影响两类反应速率及产物分子量的因素。

二、主要内容 1、基本概念平衡缩聚与不平衡缩聚、线形缩聚与体形缩聚、均缩聚、混缩聚、共缩聚； 缩合聚合、逐步加聚反应（聚加成反应）、氧化偶取联聚合、加成缩合聚合、分解缩聚。

官能团与官能度、平均官能度、官能团等活性理论、反应程度与转化率、当量系数与过量分率； 热塑性树脂与热固型树脂、凝胶点、结构预聚物与无规预聚物； 2、线性逐步聚合相对分子质量控制方法及其计算（1）等物质量反应：PX n -=11封闭体系： )1/(+=K K P 1+=K X n开放体系： wnPnKC X0=（2）非等物质量反应：aAa + bBb （过量）体系：当量系数：B A N N r = 过量分率：AA B N N N q -= 关系：r=1/(1+q) rPr r X n 211-++= )1(22P q q X n -++= aAa + bBb + Cb 体系：,2BBANNN r +=AB NN q ,2= 聚合度计算公式同前3、体型逐步聚合凝胶点的控制官能团等当量：平均官能度：∑∑=iii Nf N f 凝胶点： fP c2=官能团非等当量：所有分子数未过量官能团数⨯=2f 凝胶点： fP c 2= 三、分析应用（1）官能团等活性理论的分析、运用（与自由基聚合、共聚合中等活性理论比较）。

复习题（1）HDPE、LDPE分子结构、聚集态结构的差别是什么，应用领域有那些特点？1 分子结构：HDPE：只有少量的短支链LDPE：存在大量的长支链和短支链LLDPE：短支链数目与LDPE详单，但没有长支链。

UHMWPE：为线性，与HDPE相同2聚集态结构： HDPE：分子链非常柔顺，结构单元对称规整，非常容易结晶，结晶度很高，80~95%，支化程度小，规整型高，结晶度高LDPE：分子链柔性小，结晶困难，55~65%（提高分子量对结晶度提高） LLDPE：结晶度70%UHMWPE：分子间缠结非常强烈，和HDPE一样，结晶度70~80%3性能：a聚乙烯的基本性质：无臭无味无毒乳白色蜡状固体名半透明或不透明透水率小但透气性大易燃，是最易燃的燃料之一 b聚乙烯力学性能一般拉伸强度比较低强度不高抗蠕性变差抗冲击性能较好c结晶度，密度、拉伸强度、硬度、抗蠕变性： LDPE<LLPE<HDPE 抗冲击性HDPE<LLDPE<LDPE 耐环境应力开裂性 HDPE<LLDPE<LDPE d热性能： PE耐热性能低 HDT：HDPE>LLDPE>LDPE&MFI（熔融指数）提高（分子量下降），HDT降低。

PE的耐热性在塑料里比较高膨胀系数大：HDPE<LLDPE<LDPE 导热性：HDPE>LLDPE>LDPE耐寒性：分子量大，耐寒性好。

MIF升高 e耐化学药性优异f电性能：优异的电绝缘性（>1016Ωm）可做高频高压绝缘材料g加工性能：吸水率低，加工前不必干燥分子量和支化度度熔体速率有很大的影响，分子量提高，MFI下降，分子量相同，支化程度上升，MFI上升熔体流动LDPE>HDPE挤出成型：LDPE 要求慢速冷却：HDPE要求快速冷却 UHMWPE:力学性能优良，良好的塑性工程塑料结晶度比HDPE低，70~80%密度比HDPE低熔体的粘度很高工程塑料中抗冲击强度最高即使在低温下也可以保持韧性和很高的耐磨性4应用：LDPE HDPE LLDPE:不承载复合或在使用温度不高下承载较小的负荷的塑料制品。