高分子材料因具有來源廣、成本低、質(zhì)量輕和設(shè)計(jì)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，在各工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用越發(fā)廣泛。但部分高分子材料因?yàn)橛H水性能差，性能受到影響，導(dǎo)致無法在潮濕環(huán)境中穩(wěn)定作業(yè)，極大限制了應(yīng)用推廣范圍。如由于聚四氟乙烯的低表面能，使得聚四氟乙烯平板膜表面潤(rùn)濕性較差，很大程度上限制了其在水處理領(lǐng)域的應(yīng)用。故對(duì)聚四氟乙烯平板膜進(jìn)行親水改性是十分必要的。由于整體改性對(duì)高分子材料本體破壞很大，因此對(duì)高分子材料進(jìn)行表面親水改性，已經(jīng)成為國(guó)內(nèi)外廣大學(xué)者關(guān)注的熱點(diǎn)。
表面改性就是在保留材料內(nèi)部性質(zhì)基礎(chǔ)上，改變材料的表面性能。一般而言，對(duì)高分子材料進(jìn)行表面親水改性主要有等離子體、表面涂層和表面接枝等改性方法，下面為大家主要介紹一下高分子材料表面等離子體改性。
等離子體處理改性
等離子體是一種高度電離的混合氣體，主要由分子、原子、電子和離子組成，是除氣體、液體、固體之外的另一種物質(zhì)的形態(tài)。圖1為物質(zhì)的四種狀態(tài)隨溫度升高變化示意圖。利用等離子體進(jìn)行改性是在1960年前后逐漸走進(jìn)人們視野的，之后隨著對(duì)材料性能要求的不斷提高，人們對(duì)等離子體的探究也不斷深入?，F(xiàn)如今，該方法已廣泛地應(yīng)用于生產(chǎn)生活的各個(gè)方面。
圖１ 物質(zhì)的四種狀態(tài)隨溫度升高變化示意圖等離子體改性是指非聚合性氣體的等離子體對(duì)聚合物膜表面進(jìn)行物理的或化學(xué)的作用過程。非聚合性氣體主要分為非反應(yīng)性氣體和反應(yīng)性氣體。非反應(yīng)性氣體是指那些化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，不易與材料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)得一類氣體，如He、Ar等惰性氣體為非反應(yīng)性氣體。以非反應(yīng)性氣體的等離子體處理材料表面膜時(shí)可以提高材料表面潤(rùn)濕性，但由于非反應(yīng)性氣體原子并不會(huì)與聚合物鏈結(jié)合，所以這種潤(rùn)濕性的提高是不穩(wěn)定的，甚至隨著時(shí)間的推移，親水性逐漸消失，難以長(zhǎng)久保持。
另一方面，使用如SO2、O2、CO2、H2O、NH3、N2等反應(yīng)性氣體的等離子體處理材料表面時(shí)，這種反應(yīng)性氣體原子可以與聚合物鏈結(jié)合。其中的高能態(tài)粒子在材料的表面刻蝕與沉積，使材料表面的聚合物鏈斷裂、交聯(lián)和降解，從而促使極性基團(tuán)的產(chǎn)生。另外，氧氣與在聚合物鏈上產(chǎn)生的自由基發(fā)生反應(yīng)，生成過氧或氫過氧等極性基團(tuán)，提高材料表面的潤(rùn)濕性。通過這類反應(yīng)性氣體的等離子體處理提高的潤(rùn)濕性一般也有時(shí)效性。24830