膜表面接枝法

聚合物表面改性方法综述摘要：聚合物表面改性的方法很多，本文主要对溶液处理法、等离子体处理法、表面接枝法、辐照处理法和新兴的原子力显微探针震荡法进行综述。

前几种方法都是化学处理法, 在基底上形成的新的极性表面层与体相结合一体, 非常牢固；最后一种方法为物理过程, 能够精确控制改性区域, 对于改善材料表面微摩擦性能有重要作用。

关键词：聚合物；表面改性；化学处理法；物理过程在当今的社会中，材料是人类赖以生存和发展的重要物质，是现代工业和高科技发展的基础和关键。

由于材料单体的种类有限，而且材料单体的单一的某的些性能比较差，不符合人们所求，所以要对其材料经行改性。

聚合物在日常生活及化工领域都有非常广泛的应用，但是由于这些聚合物表面的亲水性和耐磨损性较差，限制了聚合物材料的进一步应用。

为了改善这些表面性质，需要对聚合物的表面进行改性。

聚合物表面改性是指在不影响材料本体性能的前提下，在材料表面纳米量级范围内进行一定的操作，赋予材料表面某些全新的性质，如亲水性、抗刮伤性等。

聚合物的表面改性方法很多，本文综述了溶液处理方法、等离子体处理法、表面接枝法、辐照处理方法和新兴的原子力显微探针震荡法。

1溶液处理方法1．1溶液氧化法溶液氧化法是一种应用时间较长的处理方法, 由于其简便易行, 可以处理形状复杂的部件, 且条件易于控制, 一直受到广泛关注。

溶液氧化法对聚合物表面改性影响较大的因素主要是化学氧化剂的种类及配方、处理时间、处理温度。

常用的氧化体系有: 氯酸- 硫酸系、高锰酸- 硫酸系、无水铬酸- 四氯乙烷系、铬酸- 醋酸系、重铬酸- 硫酸系及硫代硫酸铵- 硝酸银系等, 其中以后两种体系最为常用。

溶液氧化法处理聚乙烯表面是一个典型的氧化反应, 反应的温度和时间对氧化处理有很大的影响, 王博等系统的研究了用重铬酸钾- 浓硫酸、高锰酸钾-浓硫酸体系处理市售农用聚乙烯薄膜表面时温度和时间对表面性质的影响[ 1]。

实验发现, 当氧化体系温度低于30 o C时, 氧化处理基本不能发生, 温度升高,对制备氧化深度大的产品有利, 但是过高的温度会使聚乙烯表面萎缩变形, 最适宜的温度为45~ 60 o C。

薄膜与基体间的附着力
薄膜与基体间的附着力是一种重要的物理现象，也是薄膜材料应用的关键问题。

在薄膜技术领域，薄膜在基体上的粘附性对薄膜的质量、稳定性、耐久性等性能有着重要的影响。

薄膜与基体间的附着力主要与以下因素有关：
1、材料相互作用力：薄膜和基体间的相互作用力包括范德华力、电荷作用力、亲和力和化学键等，其中化学键强度最大。

材料的表面化学性质对这些相互作用力有重要影响。

2、基体表面形貌：基体表面的粗糙程度、形态和化学组成等都会影响薄膜与基体的附着力。

表面越光滑，薄膜的附着力就越大；而表面越粗糙，薄膜的附着力就越小。

3、附着层：为了增加薄膜与基体之间的附着力，可以采用一些附着层来加强二者的结合。

附着层的选择应根据薄膜和基体的材料选择和性质和应用的要求进行优化。

为了增加薄膜与基体间的附着力，常见的方法包括：
1、清洗基体表面，去除表面杂质和氧化物，改善表面性质，增加薄膜与基体之间的相互作用力。

2、接枝或铺覆薄膜前涂层等，可增加基体与薄膜的结合强度。

3、调整薄膜制备过程的工艺参数，如沉积速率、温度、气氛等，控制薄膜的晶粒大小和晶面取向，以改变薄膜与基体之间的结合强度。

总之，薄膜与基体间的附着力是薄膜技术发展和应用的关键问题，需要通过适当的材料相互作用力、基体表面形貌、附着层等手段来增强薄膜与基体之间的相互作用力，从而提高材料性能并扩展应用领域。

聚醚胺D230对聚偏氟乙烯膜表面亲水改性及其油水分离性能李培军1，董林芳2，王明霞3，严峰2（1.天津中石化悦泰科技有限公司，天津300384；2.天津工业大学化学学院，天津300387；3.天津工业大学材料科学与工程学院，天津300387）摘要：针对聚偏氟乙烯（PVDF ）油水分离膜普遍存在分离效果差、易受油污染等问题，受破乳剂多支链聚醚的化学结构和水下超疏油生物表面启发，将具有聚氧丙烯链段的聚醚胺D230引入到PVDF 膜表面，构建聚醚胺功能化聚偏氟乙烯（PVDF ）超滤膜。

首先将PVDF 与聚苯乙烯马来酸酐（SMA ）共混，采用非溶剂致相转化法制备表面富含酸酐基团的SMA/PVDF 膜，然后将膜浸泡于聚醚胺D230溶液中，聚醚胺的端胺基与膜表面的酸酐基团进行表面原位接枝，从而将亲水性聚醚链段固载于膜表面，改善膜表面润湿性和抗污染性。

探究聚醚胺D230对膜表面的亲水改性效果及改性膜对含油污水的分离性能。

结果表明：随着反应时间延长，膜表面D230的接枝率上升，在最优反应时间9h 下，达到接枝率387.8mg/g ；SMA/PVDF 膜表面接枝D230后，膜表面的亲水性显著增强，纯水接触角降低至48.5毅，水通量从接枝前的30L/（m 2·h ）提高至87L/（m 2·h ）；D230接枝SMA/PVDF 膜表现出水下超疏油特性，其对煤油的水下油接触角达到152毅，且对油无黏附性，表现出良好的抗油污性能；D230接枝SMA/PVDF 膜对十二烷基硫酸钠（SDS ）稳定的煤油/水乳状液具有分离效果，截油率达到99.0%，远高于SMA/PVDF 对照膜的60.8%，在油水分离领域具有潜在应用价值。

关键词：聚苯乙烯马来酸酐（SMA ）；聚醚胺；聚偏氟乙烯（PVDF ）膜；表面接枝；亲水改性；油水分离中图分类号：TQ028.8文献标志码：A 文章编号：员远苑员原园圆源载（圆园24）园2原园园29原07收稿日期：2023-03-22基金项目：天津市自然科学基金面上资助项目（18JCYBJC89300）第一作者：李培军（1968—），男，高级经济师，主要研究方向为环境保护。

纳米材料的表面修饰与应用随着科技的发展，纳米材料的应用越来越广泛，而且产业化进程不断加快。

纳米材料作为一种新型的材料，具有比传统材料更高的比表面积、更短的扩散距离等性质，因此更容易与外界进行相互作用。

表面修饰可以改变纳米材料的表面化学性质，从而改变其物理化学性质，扩展其应用范围。

本文将讨论纳米材料表面修饰的原理、方法以及应用。

一、纳米材料表面修饰的原理纳米材料的表面修饰主要是为了改变其表面化学性质。

纳米材料的表面具有较大的活性，表面分子与外界反应的速率很快，因此，它们的表面性质对纳米材料的物理化学性质和应用有很大的影响。

表面修饰的基本原理是：通过化学修饰实现对纳米材料表面性质的改变，以满足纳米材料在化学、生物、电子、能源等领域的应用需求。

具体来说，纳米材料的表面修饰可以改变其电荷状态、疏水性、亲水性、功能团的组合和数量等，从而调节其表面反应性质、光学性质和磁学性质等，提高其应用性能。

例如，通过在纳米材料表面引入亲水性或疏水性分子，可以调节其润湿性、分散性和溶解度，从而提高其材料的稳定性和防止聚集现象。

同样，改变纳米材料表面的功能团的组合和数量，可以改变其表面反应性质，如催化活性、生物兼容性等等。

二、纳米材料表面修饰的方法纳米材料表面修饰的方法主要包括物理方法和化学方法两种。

物理方法主要是通过吸附、吸附剂多层覆盖、包覆等方式对纳米材料表面进行修饰，达到改变其表面性质的目的。

这种方式的优点是简单快捷，不需要使用化学试剂，对材料的纯度要求不高。

常见的物理方法有：1.吸附法吸附法是在纳米材料表面吸附上一些小分子，如空气、水蒸气、有机静电荷、多肽等，以改变纳米材料表面的性质。

例如，将纳米材料表面吸附上疏水性的有机物，可以使纳米材料表面疏水性增强，达到一定的分散效果。

2.吸附剂多层覆盖法吸附剂多层覆盖法是通过在纳米材料表面吸附上带有不同表面功能的吸附剂，形成覆盖层，使表面具有新的性质。

这种方法可以使纳米材料表面拥有新的官能团和不同的表面电荷状态，提高其生物活性和生物分散性。

表面光接枝改性技术研究及应用***(天津工业大学纺织学院，天津，300387)摘要：本为介绍和总结了光接枝改性技术的原理、实施方法、影响因素和应用。

其中，光接枝原理主要是表面自由基引发单体聚合；接枝方法有气相法、液相法和本体接枝法；另外，本文还介绍了光接枝影响因素及其多种应用。

关键词：光接枝；聚合反应；表面改性；应用中图分类号：TQ 316.6+1The research of surface photo-grafting modification technologyand its applicationJin Yinshan, RenY uanlin, Dong Erying(School of Textile, Tianjin Polytechnic University, Tianjin, 300387, China)Abstract:This paper introduces and summarizes the theory, implementation methods, influencing factors and applications of photo-grafting modification technology. Among, the theory of photo-graftingis mainly surface radical-induced monomer polymerization; the method of photo-grafting includes gas phase method,liquid phase method and ontology grafting method. In addition, the article introducesthe influencing factors of photo-grafting and its application.Key words: Photo-grafting; Polymerization; surface modification; application引言随着时代的进步和科技的发展，高分子材料在材料领域中的地位越来越高,人们对材料的性能和功能化的要求也相应提高。

等离子体接枝聚合的种类通过等离子体技术在表面进行接枝聚合，是表面改性显示巨大潜力的一个领域。

等离子体接枝聚合是先对高分子材料进行等离子表面处理，利用表面产生的活性自由基引发具有功能性的单体在材料表面进行接枝共聚虽然等离子表面处理设备在高分子材料表面形成了交联双键和自由基，有可能引入极性基团，但改性效果会随时间渐渐衰退；等离子体聚合形成的活性层，往往因内部分子链的旋转，或因与基质是非共价键结合而产生剥离；而等离子体接枝聚合能够弥补这些缺点。

近年来，在等离子表面处理设备高分子材料表面改性方面的应用研究越来越广泛。

等离子体接枝聚合方法有：(1)气相法：材料表面经等离子体处理后接触单体进行气相接枝聚合；(2)脱气液相法：材料表面经等离子体处理后直接进入液状单体内进行接枝聚合；(3)常压液相法：材料表面经等离子表面处理设备处理后接触大气形成过氧化物，再进入液状单体内由过氧化物引发接枝聚合；(4)同时照射法：单体吸附于材料表面再暴露于等离子体中进行接枝聚合。

等离子体接枝聚合遵循自由基机理，等离子体接枝聚合的影响因素包括等离子体处理参数、所用气体、改性聚合物种类、接枝聚合条件等。

例如：采用等离子体表面处理和化学接枝聚合相结合的方法对PTFE薄膜表面进行改性,运用红外光谱(FT-IR)、扫描电镜(SEM)和X-电子能谱(XPS)技术对改性前后薄膜的表面结构及状态进行了分析,通过测定膜表面水接触角发现，等离子体改性和化学接枝提高了膜表面亲水性。

发现PTFE膜经等离子体处理后,膜表面的C—F键发生了断裂,形成了C—C键、C—H键及C—O键;等离子体处理后的膜经接枝聚合后,强亲水性的基团被接枝到膜表面,PTFE膜的亲水性得到较大改善.改性后的膜对壳聚糖的接枝量达到0.129 mg/cm~2.。