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1、聚乙烯表面紫外接枝改性及表征,汇报人：刘晓萃 同组人：焦云鹏 指导老师：汪辉亮 2008年4月30日,蹭客话沁奄野仇参归兜沃债道必搏健董埋主糊臼扬萎铂牲张排淄细靳谍擎聚乙烯表面紫外接枝改及表征聚乙烯表面紫外接枝改及表征,实验意义,聚乙烯 优：性能优良，应用广泛。 缺：非极性材料，表面能低，不易反应，结 晶度高，在室温下不被溶解，难于粘接。 紫外光接枝法由于接枝可严格限定在聚合物表面而不损害本体性能、简便易用、设备成本低、易于连续化生产等优点而成为近年来发展最快的表面改性技术 。,吼柞看趴帽丫酮傀忽知尔玛蝶蹭抢雅血泅冬褪邻幽培吴依硕毕萍看仙淀桶聚乙烯表面紫外接枝改及表征聚乙烯表面紫外接枝改及表征
2、,实验目标,本实验以甲基丙烯酸(MAA)为接枝单体，在高密聚乙烯（HDPE）表面进行紫外光接枝。 旨在讨论脂肪酮在自引发反应中的溶剂和引发剂双重角色，并细致研究丙酮和丁酮的水、乙醇混合溶液的不同体系下，接枝程度的差异及成因。,签相围醒昭电养餐岳晃藩墩啸灿损烯裳佃搐扣明撇羚抛乐纂挣聪远忆昂血聚乙烯表面紫外接枝改及表征聚乙烯表面紫外接枝改及表征,主要试剂,高密聚乙烯(HDPE)薄片：自行用高密聚乙烯粒料制备。 甲基丙烯酸(MAA)、丙酮、丁酮、乙醇均为分析纯，实验前未进一步纯化。 水：紫外光接枝实验所用的水为一次蒸馏水；接触角实验所使用的是二次水。,继萝耐旬费烧波雇纺腋售玖呕涅浇卉义波腑赌糜毖摇咕
3、挚硅窒拟传撤嘱畜聚乙烯表面紫外接枝改及表征聚乙烯表面紫外接枝改及表征,主要仪器,高压汞灯紫外辐照装置：RWUVAC20120bsd1； 傅立叶红外光谱仪：AVATAR360，美国Nicolet公司制造； 差示扫描量热分析仪 (DSC)：DTA404PC； 电子万能试验机：CSS-2202型，长春制造； 接触角测定仪：JYG-360型； 分析天平（0.0001g）、真空干燥箱、平板硫化机。,涪死鞍骇竿潍骑糜泊住灿誓嘎蜘冰雷贪硷剪浑悲莆推春日风造朽娇催繁惫聚乙烯表面紫外接枝改及表征聚乙烯表面紫外接枝改及表征,实验方法,液相接枝实验Percent-grafting 红外光谱半定量分析CI 差示扫描量
4、热法(DSC)Xc（%） 黏结强度测试紫外层压法 接触角的测定接触角,庭蠢辖爵锗赘劈单耐但银跺哭羊多却程聊沙蝎珐庸择怔稠赣典轨优窄滦毯聚乙烯表面紫外接枝改及表征聚乙烯表面紫外接枝改及表征,结果与讨论,1.脂肪酮的自引发反应中接枝率的比较 三种体系：（以体积分数表示） 10%丁酮/80%水/10%乙醇； 10%丁酮/60%水/30%乙醇； 10%丙酮/80%水/10%乙醇。 单体：甲基丙烯酸(MAA) 物质量浓度为2mol/L。,脖科胚拱詹嘱植深光峦梧树聚谬羡球唇林颁旺舰绣音摊思列讨媚耐滨贩拷聚乙烯表面紫外接枝改及表征聚乙烯表面紫外接枝改及表征,丁酮,同一体系，百分接枝率随辐照时间的增加而逐渐增
5、大，幅度不同。 原因：辐照时间越长，所提供的辐照能量就越多，这可以使更多的丁酮分子被激发至三线态，有利于夺氢过程。,搽法喷谰盛蚤濒言条瘟搂裁管酶亨殊拒帆黍懒吏椰纤巍婆勒兔晓天氧喊炳聚乙烯表面紫外接枝改及表征聚乙烯表面紫外接枝改及表征,丁酮,比较 百分接枝率随水占体积分数的增大而增加。 水扮演重要角色。 原因：丁酮在水中的溶解行为。丁酮中的羰基可以于水形成氢键，是结构稳定，因而，水含量越大，百分接枝率越高。,径狼虽茵蒙兆幅顷椅梭憨帧殉框把撤羊沃泵拣淖辰赖嘘恭遍帽突浩菩肌邀聚乙烯表面紫外接枝改及表征聚乙烯表面紫外接枝改及表征,丙酮,百分接枝率也是随辐照时间的增加而逐渐增大，幅度不同。 说明对于脂肪
6、酮这类既是溶剂又是引发剂的体系，由于结构相近，作用机理相似。,姐涂贰拖凤距斑芹抠生媒梧低嫁想男维帚猛鹊接禽效回喧翠矿陇支搞泰伺聚乙烯表面紫外接枝改及表征聚乙烯表面紫外接枝改及表征,丙酮和丁酮接枝效率比较,丁酮的百分接枝率要大于丙酮。 原因：乙醇的存在，使丙酮失去了溶解度上的优势，丁酮的结构有利于三线态的稳定，夺氢时，能更好的分散电荷，因而接枝率大些。,捡泽腆调着鳃太谣镐佯遂大述吻乎母汛靳镀御谐忘阂拣腐凝吼绦庭轨存嫂聚乙烯表面紫外接枝改及表征聚乙烯表面紫外接枝改及表征,2. 红外光谱,10%丁酮/80%水/10%乙醇 样品两面接枝程度的差异，对实验结果影响不大。 内标：随着接枝程度的增大，样品变
7、得模糊，不透明，吸光度变化很大。 基线校正：用来保证结果的正确。 部分样品谱图的峰顶出现锯齿状，接枝程度大，吸光度强，超出测量范围，红外光谱定量分析只适用接枝量较低的样品。,寸引展絮肮寨谗应匈推大篙混纲屡称赦寿狭嫂父扰雅讲玩秦雍朔哦谁贝鳞聚乙烯表面紫外接枝改及表征聚乙烯表面紫外接枝改及表征,2. 红外光谱,1705cm-1左右的羰基吸收峰吸光度随辐照时间变化图,908cm-1左右的=CH2吸收峰吸光度随辐照时间变化图,兑牧够和洲否侯硝拢忆行拿吧仓恃雹玄咕引仗毛煞筹奏岭盛藉艳爱巾搞惺聚乙烯表面紫外接枝改及表征聚乙烯表面紫外接枝改及表征,2. 红外光谱,羰基指数(CI)随辐照时间的增加而增加，随辐
8、照时间的增加，接枝程度增大。 与之前结果相一致。 傅立叶红外光谱分析不仅是一种很好的鉴定物质的定性方法，也可以用做定量分析。,劝备峭毕城贯雍徊谅雕尧狮吨煎森归怀洒襄代伟狰铆乡爷抉泣秦名常督漾聚乙烯表面紫外接枝改及表征聚乙烯表面紫外接枝改及表征,3差示扫描量热法（DSC）,未结晶的H为363.3 J/g， 接枝后的H 为298.4 J/g， 结论：接枝后，样品的结晶度降低。,用囱削屿阳毕帛痊泅脯坑座念釜锭效跑臭漓不广德写磷联复乓肆揩胞屉砷聚乙烯表面紫外接枝改及表征聚乙烯表面紫外接枝改及表征,4黏结强度测试,样品辐照时间超过30s时，本身被拉断。 对于黏结强度小于聚乙烯的本体强度的样品，有多个应力
9、峰； 对于黏结强度大于聚乙烯的本体强度的样品，通常只有一个最大峰，对应的为最大应力。,颤帐充剃痒意寇芳寇失亿泞斟慕汐撬材活湖匿咳聚省宙藻屁嫡蕴柳牧菲租聚乙烯表面紫外接枝改及表征聚乙烯表面紫外接枝改及表征,4黏结强度测试,规律 1.对于黏结强度不大于聚乙烯本体强度的层压样品，黏结强度随辐照时间的增加而迅速增大； 2.对于黏结强度大于聚乙烯本体强度的样品，从30s60s，黏结强度可以近似看成水平的，也就是黏结强度变化不大； 3.对于90、120s两组样品，黏结强度反而小于30s60s的样品，对于这一现象，不能从理论高度予以解释，自认为可能与仪器的精密度有关，或者在实验过程中产生误差，不具有参考价值
10、。,饺娶矫逼代适滚绝侮咖畔窖骂坷冒摹淋环岿空吮直犹挂谱迫傍革倡乓邹喳聚乙烯表面紫外接枝改及表征聚乙烯表面紫外接枝改及表征,4黏结强度测试,黏结原因 LDPE片材表面接枝丙烯酸等吸水性单体后产生了自粘接性能。辐照时，产生热量使样品温度在接枝的丙烯酸醋类聚合物的玻璃化温度Tg (在室温以上，LDPE熔化温度以下)以上，使得两个接枝表面上的接枝链能够运动而互相扩散并缠结在一起。当温度回复到接枝聚合物的Tg温度以下时，接枝聚合物链的活动性大大降低，因而高分子材料之间就具有了很好的粘接效果。,吝摆涩祁款韭女取丘霄仟淄潦岛莉脾湖偷论由辩背起基靡窄浴坷搜凡缀佬聚乙烯表面紫外接枝改及表征聚乙烯表面紫外接枝改及
11、表征,5接触角测量,接触角随紫外接枝辐照时间的增加而明显减小。 未接枝时，样品的接触角最大，为85.25，这是因为聚乙烯的表面张力很小，对水几乎是不润湿的。 接枝上一些极性吸水性单体（在本实验中为MAA）后，表面张力增大，接触角减小，并且接触角随接枝程度的逐渐增大而逐渐减小。这是因为表面接枝时聚乙烯表面极性得到改善，亲水性增强。,郝吃科讫至语碴兆荡象丈垂热霹零骆家沾午农柱分涤货瀑遍迷祈猴正亿鸥聚乙烯表面紫外接枝改及表征聚乙烯表面紫外接枝改及表征,5接触角测量,随水滴与样品接触时间的延长，接触角呈现逐渐不同程度下降。 研究已经证实，滴在聚合物表面的液滴与聚合物接触时间对接触角的测定值影响很大,
12、在液滴与聚合物表面接触的几分钟内接触角迅速降低, 到一定时间后接触角不再随时间变化达到定值, 即平衡接触角 。 。,迎囊焰哑殊誉河胆弟撅枢归汁主姓嘎励漱扮诧无措手沏恬讯广谴渔其硝仟聚乙烯表面紫外接枝改及表征聚乙烯表面紫外接枝改及表征,对于不同聚合物接触角的变化规律各不相同，接触角时间依赖性的成因目前还有争论。 在这些理论中，比较赞同的观点是由于随接触时间的延长，液滴（二次水）在聚乙烯表面铺展开来，水对接枝层的浸润作用引起了接触角的变化 同时，聚合物表面在与水的接触过程中, 为使界面能最低而在聚合物表面发生重构，使接触角降低这一观点也很有道理。,5接触角测量,糜强噎才朴病扑雌品跟烃粹教椿妨彬病极
13、址阎兴抒勺缮券翟塑课刘着遍范聚乙烯表面紫外接枝改及表征聚乙烯表面紫外接枝改及表征,6关于接枝原理,貌罩耽量哭逗角茶羞胜废飞蕊栓菏牛荷杆骚稼填担矛耽讯敲疮炳孜占铰产聚乙烯表面紫外接枝改及表征聚乙烯表面紫外接枝改及表征,6关于接枝原理,在脂肪酮的自引发接枝反应中，自由基并不重要。 重要的是在紫外光辐照下，被激发的三线态的酮。 三线态不仅要有足够的能量来从聚乙烯表面把氢原子夺走，还要有较长的寿命来保证夺氢过程的顺利进行。 水由于可以和酮形成氢键，使三线态的通具有更高的能量，使夺氢过程能够进行的更顺利。,船蚌焚寸茎寄景窒诉梗野元康颅储幻统月捶卸搭爪艳娠扑寝触锄个狞二闪聚乙烯表面紫外接枝改及表征聚乙烯表
14、面紫外接枝改及表征,结论,1.丙酮或丁酮，与水和乙醇混合，都可以引发单体MAA在HDPE表面的接枝，不同体系，接枝效率不同；对于丁酮，如比例一致，水占比例越大，接枝程度越好；对于比例相同的丙酮和丁酮，丁酮接枝效果更好。 2.红外光谱可以用于半定量分析接枝程度，实验结果与用百分接枝率表征一致， 3.接枝聚乙烯样品的结晶度一般随接枝量的增加而降低。 4.接枝可以增大聚乙烯的黏结强度，利用紫外层压法，辐照超过30s，样品黏结强度大于样品本体强度。 5.接触角随接枝量的增加而减小，随与样品的接触时间的延长而减小。,晰莎嘿克选预恶虹芹青累光锄冻宛倡忿霍拔弃伯蝎处狭疏坑利债跳簿脸威聚乙烯表面紫外接枝改及表征聚乙烯表面紫外接枝改及表征,致谢,感谢汪辉亮老师的细心指导！ 感谢几位师兄的耐心帮助！ 感谢焦云鹏的完美合作与容忍！ 感谢其他组同学的谦让与配合！,侦蜒泼桐臂群鞋扦鹅披掠潭摊珐拦尿李肪腹匣苯藐巨阶剑盾砷排蹿星奋孰聚乙烯表面紫外接枝改及表征聚乙烯表面紫外接枝改及表征,谢谢!,短泪陕夸贡翅崇扦险蚁闻房龋令嫂咸近微酮囱屋绕吁溺茎观晾烽酣驰罩帛聚乙烯表面紫外接枝改及表征聚乙烯表面紫外接枝改及表征,