疏水性離子材料表面親水性的研究

時間：2015-03-05

疏水性**高分子材料表面親水性
**高分子材料可廣泛應用于紡織、醫(yī)藥、建筑等
行業(yè), 一直受到人們的重視。在實際工作中, 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濕
不理想, 從而給材料的用途帶來許多局限, 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
法實際應用。由此可見, 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, 已成為人們長期關注
的課題。人們研究發(fā)現(xiàn): 表面、界面結構與狀態(tài)的改善可
以改變材料的某些性能和適用性, 通過對疏水性**高
分子材料表面化學和物理處理, 改善材料的親水性能,
使其較好地為人類所用。
1　材料潤濕原理
通常材料表面與水溶液之間存在潤濕過程, 可以用
揚氏方程表示:
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, 從三相交界點O 處取單位長度
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: 表面能 C s- g高的固體*與水溶
液發(fā)生潤濕。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, 表
面能低, 表現(xiàn)為疏水材料, 可對這些材料進行改性來提
高表面能, 以達到提高親水性的目的。
圖1　揚氏方程原理示意圖

2　親水性改善方法
長期以來人們在理論與實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
為化學方法和物理方法兩種。其中化學方法有表面氧化
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　化學改性法
2 . 1 . 1　表面氧化法
表面氧化法也可稱為液相化學法, 即通過具有強氧
化性的溶液在疏水材料表面發(fā)生化學反應, 從而改變材
料表面的分子結構, 在其表面層生成極性親水基團, 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、過硫酸銨等。其中較有特點的實例是將聚
丙烯中空纖維表面用一定比例重鉻酸鉀與硫酸進行化
學處理, 在其表面形成羥基、羧基等極性基團, 從而使聚
丙烯表面*被水溶液潤濕
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濕度。
產(chǎn)生接枝聚合的外部激發(fā)條件有很多種, 如化學接
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
聚合物通過化學反應聚合, 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
應用表面活性劑 “雙親” (既親水又親油)的特點, 用
化學手段將疏水性**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
方法的應用很多, 其關鍵技術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。如在膜材料的應用中, 憎
水性的 PVC 膜材料與聚異丁烯- 馬來酸酐共聚物( 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、紫外線等高能源對疏
水性**高分子材料表面進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。通常改性分兩個階段: **階段使
基礎材料生成活性點, *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
隨著膜技術的發(fā)展, 人們對膜材料的要求越來越
高, 膜分離過程既要有高的滲透性又要有高的選擇性,
通常可通過膜材料的表面改性來控制膜與滲透物間的
親和性, 從而達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, 要通過化學改性和物理改性的方法對它們進行親
水性改善。
膜材料化學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
基礎上增加了酞基基團, 提高了材料的親水性;
大大提高了材料的水潤濕
性;
則在氧化劑存在下用強堿處理

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、強力高、彈性
好、耐腐蝕、 **等優(yōu)點, 其*特的芯吸效應使其成為
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
細旦聚丙烯纖維經(jīng)電子輻照后, 與丙烯酸接枝, 擴大了纖
維的比表面積, 大大提高纖維的吸水性;
通
過大氣低溫等離子體處理引發(fā)丙烯酰胺對聚丙烯纖維進
行接枝聚合, 產(chǎn)生親水基團, 改善纖維的親水性
指出: 目前英國已開發(fā)出一種穩(wěn)定態(tài)的放電等
離子體反應器, 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, 可以明顯提高纖
維的親水性; 也有在酸性條件下, 用次氯酸鈉對纖維進行
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石蠟混合,
經(jīng)過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聚
丙烯纖維進行化學氧化改性, 增加材料的親水性。
4　非極性樹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、化學方法分別對PTFE 基復合材料進行表面放電或粗
化處理, 可適量的改善材料的親水性;?
用強氧
化劑對聚丙烯填料表面化學改性, 發(fā)現(xiàn)材料的潤濕和傳質(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與機理。
結論
運用化學方法和物理方法可對疏水性**高分子
材料進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用, 為
疏水性**高分子材料的性能進一步完善開辟了一條
新路, 并有著廣闊的發(fā)展前景。

運用接觸角測定儀測試材料特性

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定儀,水滴角測試儀,等離子清洗機,干式超聲波除塵等

詞條
詞條說明
表面張力儀的定義說明
**用于測量液體表面張力值的**測量/測定儀器，通過白金板法（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，實現(xiàn)液體的表面張力值的測量。同時，利用軟件技術，可能測得隨時間變化而變化的表面張力值。表面張力儀根據(jù)所使用的技術不同，按測試原理可分為如下幾類：氣泡壓力法這也是測定液體表面張力的一種較常用的方法,測定時將一根毛細管插入待測液體內(nèi)部,從管中緩慢地通入
晟鼎接觸角測量儀接觸角測量儀新標準
什么叫接觸角測量儀？當液體在固體表面達到平衡時，固、液、氣三相交界處之間的夾角稱為接觸角。晟鼎接觸角測量儀就是用于測量接觸角的角度。晟鼎接觸角測量儀包括： SDC-100視頻光學接觸角測量儀、 SDC-200半自動接觸角測量儀， SDC-500全自動接觸角測量儀, SDC-800大平臺接觸角測量儀， SDP-300便攜式光學接觸角測量儀, SDC-1500高溫真空接觸角測量儀, 以及等離子清
晟鼎精密儀器接觸角如何按照自己選用
接觸角并不復雜，通俗的說，就是液滴在固體表面自然形成的半圓形態(tài)相對于固體平面的外切線。接觸角的應用非常廣泛，甚至可以說涉及到身邊的每個細節(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，從教學科研、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)到日常生活，舉不勝舉。 S1系列應用面較廣，是指100×100mm常規(guī)平臺情況下的不
疏水性離子材料表面親水性的研究
疏水性**高分子材料表面親水性 **高分子材料可廣泛應用于紡織、醫(yī)藥、建筑等行業(yè), 一直受到人們的重視。在實際工作中, 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濕不理想, 從而給材料的用途帶來許多局限, 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