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包埋改性是将两亲性分子改性剂引入到溶胀的聚合物表面,然后去除溶胀剂固定改性剂的一种表面改性方法。表面包埋改性技术具有简单,经济,不需要复杂的设备等特点,可显著改善聚合物表面的亲水性。但在包埋改性表面上,两亲性分子与聚合物基材之间依靠分子链间的物理缠绕固定,在水环境中易于浸出,改性表面的亲水持久性不佳。本文在普通包埋改性工艺的基础上,提出了超声波促进的两亲分子表面包埋方法,希望借助超声波的物理或化学作用,加强两亲性分子与改性表面的连接,改善包埋改性表面的亲水持久性能。研究内容如下: 一、以两亲分子十八烯酸聚乙二醇单酯(OEO)或十八醇聚乙二醇醚(AEO)为改性剂,采用先四氢萘表面溶胀,后改性剂水溶液包埋的工艺对聚乙烯(PE)作了表面亲水改性。随后以超声波对改性表面进行处理,研究了引发剂的添加、两亲性分子结构、表面退溶胀及超声波声源距离等因素改性表面亲水性的影响。结果表明,在临界分解温度以下超声波的作用即可使引发剂过氧化二异丙苯(DCP)分解。溶胀时引入DCP的超声处理表面接触角高于未引入DCP表面的接触角,疏水段含双键的两亲分子OEO的超声处理表面接触角高于不含双键的两亲分子OEO的表面接触角,这是因为超声波对包埋浅层的改性剂分子具有拔出作用,而DCP的引入及OEO的双键可导致包埋表面交联,抑制了包埋深层的改性剂分子向外表面迁移的缘故。由于超声波对干态表面的影响小于湿态表面,先退溶胀后超声处理改性表面的接触角低于未经退溶胀即超声处理的表面接触角。改变超声生源的距离,在超声波的波节点5.6cm和9.4cm处处理时,超声波的作用减弱,改性表面的接触角也相对较小。 二、研究了以上表面包埋及超声处理改性表面的亲水持久性。随着浸水时间的延长,含DCP、OEO包埋表面及湿态超声处理表面的接触角均出现下降、上升后下降的波动现象,而不含DCP及干态超声处理表面的接触角呈持续下降趋势,这是由于引发剂、两亲分子的双键或强超声作用容易引起改性表面的交联,抑制了包埋表面的改性剂被水浸出脱落的缘故。含DCP、OEO包埋表面及湿态超声处理表面的亲水持久性优于不含DCP、AEO包埋表面及干态超声处理表面,验证了上述超声波对包埋表面两亲分子的交联稳定作用。 三、在PE表面的溶胀阶段进行超声处理,研究了超声时间、超声功率、引发剂及两亲分子结构等因素对表面溶胀性能及后续的包埋改性表面亲水性的影响。超声波可以促进PE的表面溶胀,但同时会引起溶胀表面的损失,而引发剂的存在可以抑制这种损失。在引发剂和超声波的共同作用下对PE表面进行溶胀处理,超声功率1600W、时间60min时溶胀效果最好,改性表面的接触角也最小。经以上超声助溶胀再进行两亲分子的常规表面包埋改性,随浸水时间的延长,OEO改性表面的接触角能够稳定保持在20°左右,表现出优异的亲水持久性,而AEO改性表面的接触角持续上升,亲水持久性不佳。超声波和DCP共同作用在溶胀表面产生了自由基,进而生成了过氧基团,实现了含双键的两亲分子OEO在包埋表面的交联,是OEO改性表面亲水持久性的原因。