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聚合物表面润湿、吸附现象与群子标度关系的研究

作　者: 罗欣
导　师: 金日光
学　校: 北京化工大学
专　业: 材料学
关键词: JRG群子统计理论聚合物表面改性两性聚合物表面富集芯壳结构表面吸附
分类号: TQ320.1
类　型: 博士论文
年　份: 1999年
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内容摘要

聚合物的表面改性在印刷、粘结、涂装、生物相容性等领域有相当重要的应用，随着对高分子应用的深入研究，材料表面性能已成为高分子材料研究中的一个重要领域。目前，已有化学处理、等离子体、辐射接枝等方法用于对聚合物表面改性，但目前的方法有的工艺比较复杂，难以控制反应条件，有的会使制品的成本增加，使这些方法的工业化受到一定程度的限制。共混改性作为一种简单、方便的改性方式，将改性剂添加到聚合物中，通过这些改性剂迁移到聚合物表面来达到使其表面改性的目的，是一种有发展前途的表面改性方式。本文首次采用自由基共聚的方式，将具有极性链段的单体与非极性链段的长链烯烃共聚，制备了一种新型的具有两性活性的表面改性剂，将其添加到聚丙烯中使其达到表面改性的目的。本文详细考察了影响聚丙烯表面改性效果的一系列因素，包括改性剂的分子量大小、改性剂的添加量、改性表面所处的环境等对表面改性效果的影响从中发现：当改性剂的分子量处在6000—10000左右，改性效果较为明显。实验还发现：要改性的聚合物表面所处的环境不同，表面改性的效果也有很大的差别，对接触角的测定表明含有两性改性剂的聚合物表面，改性效果取决于要改性的表面所处的环境，当试样表面与环境接触后，表面中某一组分会优先排列在表面使两界面之间的张力最低，使系统在平衡后达到一种最低自由能状态。为了验证表面改性效果的好坏及其影响因素，实验中分别采用了红外光谱、接触角测定、表面光电子能谱、扫描电镜等测试方法对改性效果进行了描述和表征。另外，为了使极性链段富集在聚合物的表面，本文通过熔融接枝的方式制备了马来酸酐化的聚丙烯，首次将其添加到纯聚丙烯中作为共混用表面改性剂，此聚合物粘度与纯聚丙烯相比，明显下降，由于低粘组分在加工过程中容易形成包覆高粘成分的芯壳结构，因此，马来酸酐化的聚丙烯较易富集在纯聚丙烯表面，使其达到表面改性的目的。在实验中固定了马来酸酐的用量，在保持有效接枝率的情况下，通过控制引发剂的数量来达到控制马来酸酐化聚丙烯粘度的目的。PP及PP—MAH两种熔体在不同剪切速率下的粘度可以通过毛细管流变仪来确定。

全文目录

Abstract  4-6
摘要  6-12
前言  12-14
第一篇文献综述  14-35
  第一章文献综述  14-35
    1.1 引言  14
    1.2 聚烯烃表面改性的各种方式  14-24
      1.2.1 化学氧化法用于聚烯烃表面改性  14-15
      1.2.2 热处理法用于聚烯烃表面改性  15-16
      1.2.3 涂覆法用于聚烯烃表面改性  16
      1.2.4 等离子法用于聚烯烃表面改性  16-18
      1.2.5 无机填料填充对材料表面性能的改善  18-19
      1.2.6 接枝聚合用于聚烯烃表面改性  19-22
      1.2.7 共混法用于聚烯烃表面改性  22-24
    1.3 共混用表面改性剂的制备方法  24-27
      1.3.1 离子法合成A-B、A-B-A嵌段聚合物  24
      1.3.2 采用大分子偶氮引发剂合成表面改性剂  24-25
      1.3.3 大单体技术合成表面改性剂  25-27
    1.4 聚合物表面改性的应用  27-32
    参考文献  32-35
第二篇理论部分  35-58
  第二章聚合物润湿、吸附机理及群子标度理论  35-58
    2.1 聚合物表面润湿及吸附机理回顾  35-47
      2.1.1 聚合物的表面润湿特征  35-37
      2.1.2 聚合物表面高分子链的运动特性  37-38
      2.1.3 表面改性用高分子扩散机理  38-40
      2.1.4 聚合物表面吸附机理的考察  40-47
    2.2 聚合物吸附过程的群子标度理论  47-56
      2.2.1 引言  47
      2.2.2 群子论简介  47-50
      2.2.3 非线性群子方程  50-51
      2.2.4 吸附过程的群子模型与群子参数R_1、R_2的关系  51-54
      2.2.5 群子标度R_1、R_2与吸附量大小的关系  54-56
    参考文献  56-58
第三篇实验部分  58-67
  第三章改性剂的合成及改性效果的表征  58-67
    3.1 表面改性剂的制备  58-61
      3.1.1 表面改性剂(长链烯烃-马来酸酐)的合成  58-59
      3.1.2 马来酸酐接枝聚丙烯的制备  59-60
      3.1.3 共混改性聚烯烃的制备  60-61
    3.2 表面改性剂的结构表征  61-62
      3.2.1 共聚改性剂分子量的测定  61
      3.2.2 长链烯烃-MAH改性剂红外光谱的表征  61
      3.2.3 PP-G-MAH共聚物的红外表征  61-62
    3.3 共混改性效果的表面及物理机械性能的表征  62-64
      3.3.1 表面接触角的测定方法  62-63
      3.3.2 聚丙烯共混样品表面ESCA分析方法  63
      3.3.3 不同改性剂样片力学性能的测试  63-64
      3.3.4 流变性能的测试方法  64
    3.4 共混材料的显微镜分析  64-65
    3.5 聚合物表面吸附工艺  65-66
      3.5.1 吸附样品的制备方法  65
      3.5.2 不同处理条件下吸附量的测定  65-66
    参考文献  66-67
第四篇实验结果与讨论  67-135
  第四章共混法用于聚合物表面改性的研究  67-107
    4.1 共混改性方法与聚合物表面改性  68-70
    4.2 表面改性剂(长链烯烃-马来酸酐)的合成及表征  70-75
    4.3 影响表面改性效果的各种因素  75-80
      4.3.1 改性剂分子量的大小对接触角的影响  76
      4.3.2 改性剂的加入量对接触角的影响  76-78
      4.3.3 环境对表面改性效果的影响  78-80
    4.4  改性聚烯烃表面的光电子能谱的验证  80-85
    4.5  含有改性剂的PP树脂的形态结构特征  85-91
      4.5.1 添加了改性剂的PP共混物的表面形貌  85-87
      4.5.2 添加了无机填料的PP共混物的表面形貌  87-91
    4.6 PP-G-MAH接枝共聚物用于对聚烯烃表面改性  91-97
      4.6.1 芯壳结构的形成  91-95
      4.6.2 引发剂的用量对马来酸酐化聚烯烃粘度的影响  95-97
    4.7 接枝物PP-MAH的结构及对表面改性效果的表征  97-105
      4.7.1 接枝物PP-MAH的表征  97-100
      4.7.2 PP-MAH的添加量对聚烯烃力学性能的影响  100-102
      4.7.3 纯 PP、接枝物PP-MAH的流变性能考察  102-105
    参考文献  105-107
  第五章物理吸附对聚合物表面改性的研究  107-116
    5.1 共聚物浓度与吸附量大小的关系  108-111
    5.2 共聚物浓度不同对溶剂吸附量大小的影响  111-112
    5.3 预处理的温度对共聚物和溶剂吸附量大小的影响  112-113
    5.4 预处理的时间对吸附的影响  113-115
    参考文献  115-116
  第六章聚合物表面改性的群子标度的理论分析  116-135
    6.1 表面润湿现象与群子标度的关系  116-120
      6.1.1 接触角与群子参数间的关系  116-119
      6.1.2 改性剂的分子量大小与群子标度间的相关性  119-120
    6.2 聚合物表面吸附量与群子标度的关系  120-134
      6.2.1 浓度对吸附量群子参数的影响  120-125
      6.2.2 反应时间对吸附量及群子参数的影响  125-129
      6.2.3 反应浓度与群子标度的关系  129-134
    参考文献  134-135
主要结论  135-137
致谢  137

聚合物表面润湿、吸附现象与群子标度关系的研究

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