疏水性離子材料表面親水性的研究

時(shí)間：2015-03-05作者：東莞市晟鼎精密儀器有限公司瀏覽：432

疏水性**高分子材料表面親水性
**高分子材料可廣泛應(yīng)用于紡織、 醫(yī)藥、 建筑等
行業(yè), 一直受到人們的重視。 在實(shí)際工作中, 疏水性**
高分子材料由于表面的非極性, 致使其與水溶液的潤(rùn)濕
不理想, 從而給材料的用途帶來(lái)許多局限, 例如: 用于紡
織工業(yè)中的絳綸纖維由于材料表面的疏水性導(dǎo)致其織
品不能吸收人體的汗液, 不利于做衣物; 用做隱形眼鏡
的硅橡膠材料若不能與人眼中水溶液很好的親和, 將無(wú)
法實(shí)際應(yīng)用。由此可見(jiàn), 改善疏水性**高分子材料的
表面親水性與人們生活密切相關(guān), 已成為人們長(zhǎng)期關(guān)注
的課題。 人們研究發(fā)現(xiàn): 表面、 界面結(jié)構(gòu)與狀態(tài)的改善可
以改變材料的某些性能和適用性, 通過(guò)對(duì)疏水性**高
分子材料表面化學(xué)和物理處理, 改善材料的親水性能,
使其較好地為人類所用。
1　材料潤(rùn)濕原理
通常材料表面與水溶液之間存在潤(rùn)濕過(guò)程, 可以用
揚(yáng)氏方程表示:
C s- g= C s- l+ C l- gco sH (1)
其中 C s- g、 C s- l、 C l- g分別表示固體與氣體、 固體與液
體及液體與氣體表面張力(表面能) , H為接觸角, 表示為
固、 氣、 液三相平衡時(shí), 從三相交界點(diǎn)O 處取單位長(zhǎng)度
微元沿液- 氣界面作切線, 其與固液界面的夾角(夾有
液體) , 如圖(1)所示:
從方程(1)可見(jiàn): 表面能 C s- g高的固體*與水溶
液發(fā)生潤(rùn)濕。 由此, 要想提高材料的親水性, 就要提高材
料的表面能。
大多數(shù)**高分子材料的表面為非極性官能團(tuán), 表
面能低, 表現(xiàn)為疏水材料, 可對(duì)這些材料進(jìn)行改性來(lái)提
高表面能, 以達(dá)到提高親水性的目的。
圖1　揚(yáng)氏方程原理示意圖


2　親水性改善方法
長(zhǎng)期以來(lái)人們?cè)诶碚撆c實(shí)踐中已找到了諸多改善
疏水性**高分子材料的方法, 從其改性方法上, 可分
為化學(xué)方法和物理方法兩種。 其中化學(xué)方法有表面氧化
法、 接枝改性法、 共聚法、 表面活性劑法; 物理方法有共
混法、 高能輻射法等。
2 . 1　化學(xué)改性法
2 . 1 . 1　表面氧化法
表面氧化法也可稱為液相化學(xué)法, 即通過(guò)具有強(qiáng)氧
化性的溶液在疏水材料表面發(fā)生化學(xué)反應(yīng), 從而改變材
料表面的分子結(jié)構(gòu), 在其表面層生成極性親水基團(tuán), 提
高材料表面的表面能, 改善材料的親水性。常用的氧化
劑有硝酸、 硫酸、 高錳酸鉀、 氯酸鈉、 次氯酸鈉、 重鉻酸
鉀、 重鉻酸鈉、 過(guò)硫酸銨等。 其中較有特點(diǎn)的實(shí)例是將聚
丙烯中空纖維表面用一定比例重鉻酸鉀與硫酸進(jìn)行化
學(xué)處理, 在其表面形成羥基、 羧基等極性基團(tuán), 從而使聚
丙烯表面*被水溶液潤(rùn)濕
接枝改性法
接枝改性法是在一定外部激發(fā)條件下, 將具有親水
性的單體或聚合物作為支鏈引入疏水性高分子**材
料表面發(fā)生聚合的過(guò)程, 接枝改性可使材料表面的表面
能大大提高, 從而加大與水溶液的潤(rùn)濕度。
產(chǎn)生接枝聚合的外部激發(fā)條件有很多種, 如化學(xué)接
枝法、 電解聚合法、 等離子接枝聚合法、 氧化接枝法和紫
外線與高能電暈放電方法等。
共聚改性法
共聚改性法是將疏水性高分子材料與其它高分子
聚合物通過(guò)化學(xué)反應(yīng)聚合, 從而改善其與水的親和性。
比如分別將 4- 乙基吡啶與丙烯腈、 苯乙烯共聚, 以改
善丙烯腈、 苯乙烯的親水性
表面活性劑改性法
應(yīng)用表面活性劑 “雙親” (既親水又親油)的特點(diǎn), 用
化學(xué)手段將疏水性**材料與其親油基相聯(lián), 而將親水
基暴露在表面, 使材料的表面顯示出親水性。這種改性
方法的應(yīng)用很多, 其關(guān)鍵技術(shù)在于表面活性劑的選擇,
通常可根據(jù)各種疏水性**高分子材料的性質(zhì)確定表
面活性劑的選用。常用的表面活性劑有: 十二烷基硫酸
形成表面能高的高分子**材
料, 以提高疏水材料的親水性。 如在膜材料的應(yīng)用中, 憎
水性的 PVC 膜材料與聚異丁烯- 馬來(lái)酸酐共聚物( I B
- co- MH)共混以改善PVC 的親水性[ 3 ]
。
2 . 2 . 2　高能輻射改性法
利用等離子、 A射線、 C射線、 紫外線等高能源對(duì)疏
水性**高分子材料表面進(jìn)行輻射改性的方法稱為高
能輻射法。一般高能輻射改性法可分為三種: ①依靠非
聚合性氣體的高能照射; ②采用聚合性氣體形成聚合
膜; ③依靠高能照射。 通常改性分兩個(gè)階段: **階段使
基礎(chǔ)材料生成活性點(diǎn), *二階段使材料照射后與單體接
觸, 發(fā)生接枝聚合, 以此改善疏水**高分子材料的表
面親水性。如 Kur iaka 等
用N - 乙烯基吡咯烷酮
3 . 1　膜材料的表面親水性改善
隨著膜技術(shù)的發(fā)展, 人們對(duì)膜材料的要求越來(lái)越
高, 膜分離過(guò)程既要有高的滲透性又要有高的選擇性,
通常可通過(guò)膜材料的表面改性來(lái)控制膜與滲透物間的
親和性, 從而達(dá)到滲透性與選擇性的統(tǒng)一。目前常用的
膜材料有CA、 PSF、 PA、 PVC 等, 其中 PSF、 PVC 較為
疏水, 要通過(guò)化學(xué)改性和物理改性的方法對(duì)它們進(jìn)行親
水性改善。
膜材料化學(xué)改性包括材料的共聚、 接枝、 表面氧化
法及表面活性劑改性法,
用接枝法將丙烯酸、 丙烯酰胺聚合在PVDF 分子
上以改善其親水性;
用化學(xué)改性法研制新型
高分子材料 PEK- C, 在保留了 PEK 分子原有性能的
基礎(chǔ)上增加了酞基基團(tuán), 提高了材料的親水性;
大大提高了材料的水潤(rùn)濕
性;
則在氧化劑存在下用強(qiáng)堿處理

膜材料的物理改性方法有共混法及等離子法。
研究在疏水性的PVC 膜材料中, 共混不同的
PMMA ,VC- CO- V ac親水聚合物, 可不同程度地增大材料
的親水性;
將 PVC? I B- CO- MH 共混制備合金
超濾膜, 隨 I B- CO- MH 比例的增大, 膜的表面能增加, 親
水性增大;
將疏水性聚醚砜與磺化醚酮合金化,
改善了膜的親水性;
以聚砜為基材共混入聚
原酸酯- b- 乙二醇, 制備出親水性大有改善的聚砜膜
材料;?
用等離子聚合法在 PTFT 基膜上產(chǎn)
生聚四乙烯基吡啶沉積, 以提高材料的親水性。
3 . 2　纖維表面親水改善
聚丙烯纖維等化纖材料具有質(zhì)地輕、 強(qiáng)力高、 彈性
好、 耐腐蝕、 **等優(yōu)點(diǎn), 其*特的芯吸效應(yīng)使其成為
很好的織品材料, 但由于這類材料的親水性能差, 不能滿
足織品吸水量大、 吸收快等要求, 通常需要改性。
化纖材料的表面親水改善方法很多, 如共聚法、 接枝
法、 表面活性劑法、 共混法及高能改性法等
將
細(xì)旦聚丙烯纖維經(jīng)電子輻照后, 與丙烯酸接枝, 擴(kuò)大了纖
維的比表面積, 大大提高纖維的吸水性;
通
過(guò)大氣低溫等離子體處理引發(fā)丙烯酰胺對(duì)聚丙烯纖維進(jìn)
行接枝聚合, 產(chǎn)生親水基團(tuán), 改善纖維的親水性
指出: 目前英國(guó)已開(kāi)發(fā)出一種穩(wěn)定態(tài)的放電等
離子體反應(yīng)器, 在常壓下利用CO 2、 H2 或O2 反聚丙烯的
烴基變?yōu)轸驶?羧基、 羥基等極性基團(tuán), 可以明顯提高纖
維的親水性; 也有在酸性條件下, 用次氯酸鈉對(duì)纖維進(jìn)行
氯化作用, 可將氯接枝到纖維聚合主鏈上, 可提高材料的
8 8吸水性
; 日本宇部日東化成將聚丙烯與流動(dòng)石蠟混合,
經(jīng)過(guò)處理后可制備出多孔性微孔聚丙烯纖維, 較大地提
高了纖維的吸水性;
用硫酸鉻或鉻酰氯對(duì)聚
丙烯纖維進(jìn)行化學(xué)氧化改性, 增加材料的親水性。
4　非極性樹(shù)脂塑料類材料的親水改善
聚乙烯、 聚丙烯、 聚苯乙烯、 聚四氟乙烯、 硅橡膠等
非極性材料在塑料行業(yè)、 水性涂料等方面用途廣泛, 這
類材料的疏水性使其在與其它材料的粘合方面十分困
難, 往往要通過(guò)表面改性提高它們的使用效果。

采用ECR 等離子體和萘鈉溶液腐蝕的物
理、 化學(xué)方法分別對(duì)PTFE 基復(fù)合材料進(jìn)行表面放電或粗
化處理, 可適量的改善材料的親水性;?
用強(qiáng)氧
化劑對(duì)聚丙烯填料表面化學(xué)改性, 發(fā)現(xiàn)材料的潤(rùn)濕和傳質(zhì)
性能都有顯著提高;?
用OP 乳化劑與聚丙烯共混
得到親水性較好的材料;
敘述了聚苯乙烯粉末和
丙烯酰胺、 甲基丙烯酸- A - 羥基乙酯在等離子體照射下
接枝生成親水性好的材料的反應(yīng)與機(jī)理。
結(jié)論
運(yùn)用化學(xué)方法和物理方法可對(duì)疏水性**高分子
材料進(jìn)行不同程度的親水性改善, 有利于這類材料在膜
分離、 塑料粘合、 水性涂料、 各種織品等方面的運(yùn)用, 為
疏水性**高分子材料的性能進(jìn)一步完善開(kāi)辟了一條
新路, 并有著廣闊的發(fā)展前景。





運(yùn)用接觸角測(cè)定儀測(cè)試材料特性

晟鼎精密儀器


東莞市晟鼎精密儀器有限公司專注于接觸角測(cè)定儀,水滴角測(cè)試儀,等離子清洗機(jī),干式超聲波除塵等

• 詞條

  詞條說(shuō)明

• 應(yīng)力儀的功能優(yōu)越、應(yīng)用范圍及注意事項(xiàng)

  應(yīng)力儀可對(duì)透明及弱色材料的雙折射率進(jìn)行檢測(cè)，并通過(guò)Senarmont補(bǔ)償法計(jì)算出光程誤差不**過(guò)10nm的雙折射率的值。并通過(guò)偏振光對(duì)雙折射率的分布進(jìn)行檢測(cè)分析。折射率的分布和大小直接反應(yīng)出材料應(yīng)力的分布與大小。 當(dāng)材料在外力作用下不能產(chǎn)生位移時(shí)，它的幾何形狀和尺寸將發(fā)生變化，這種形變稱為應(yīng)變（Strain）。材料發(fā)生形變時(shí)內(nèi)部產(chǎn)生了大小相等但方向相反的反作用力抵抗外力，定義單位面積上的這種反作用

• 晟鼎精密儀器接觸角如何按照自己選用

  接觸角并不復(fù)雜，通俗的說(shuō)，就是液滴在固體表面自然形成的半圓形態(tài)相對(duì)于固體平面的外切線。接觸角的應(yīng)用非常廣泛，甚至可以說(shuō)涉及到身邊的每個(gè)細(xì)節(jié)，比如我們希望汽車玻璃上不沾雨水、但反之我們希望汽車鋼板上的油漆**脫落。其他比如農(nóng)藥和蔬菜葉面、涂料和內(nèi)外墻面、絕緣油和絕緣材料、納米材料表面改性等等，從教學(xué)科研、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)到日常生活，舉不勝舉。 S1系列應(yīng)用面較廣，是指100×100mm常規(guī)平臺(tái)情況下的不

• 晟鼎接觸角測(cè)量?jī)x 接觸角測(cè)量?jī)x新標(biāo)準(zhǔn)

  什么叫接觸角測(cè)量?jī)x？ 當(dāng)液體在固體表面達(dá)到平衡時(shí)，固、液、氣三相交界處之間的夾角稱為接觸角。晟鼎接觸角測(cè)量?jī)x就是用于測(cè)量接觸角的角度。 晟鼎接觸角測(cè)量?jī)x包括： SDC-100視頻光學(xué)接觸角測(cè)量?jī)x、 SDC-200半自動(dòng)接觸角測(cè)量?jī)x， SDC-500全自動(dòng)接觸角測(cè)量?jī)x, SDC-800大平臺(tái)接觸角測(cè)量?jī)x， SDP-300便攜式光學(xué)接觸角測(cè)量?jī)x, SDC-1500高溫真空接觸角測(cè)量?jī)x, 以及等離子清

• 表面張力儀的定義說(shuō)明

  **用于測(cè)量液體表面張力值的**測(cè)量/測(cè)定儀器，通過(guò)白金板法（分吊片法以及白金板法而不同）、白金環(huán)法、氣泡法、懸滴法、滴體積法以及滴重法等原理，實(shí)現(xiàn)液體的表面張力值的測(cè)量。同時(shí)，利用軟件技術(shù)，可能測(cè)得隨時(shí)間變化而變化的表面張力值。 表面張力儀根據(jù)所使用的技術(shù)不同，按測(cè)試原理可分為如下幾類： 氣泡壓力法 這也是測(cè)定液體表面張力的一種較常用的方法,測(cè)定時(shí)將一根毛細(xì)管插入待測(cè)液體內(nèi)部,從管中緩慢地通入