表面改性聚乙烯的实现途径为在其表面接入极性基团,提高薄膜表面活性并增加其粗糙程度,从而增加粘接性能,提高亲水性能,使得聚乙烯膜的综合性能更为优异[16]。目前对聚乙烯膜进行表面改性的方法主要有表面涂覆、等离子体处理、表面氧化处理以及由高能辐射或紫外光(UV)引发的表面接枝改性等[17]。

与其它表面改性方法作比较,用紫外光引发的表面接枝改性具有生产成本较低(主要为紫外光源),反应效率高和操作连续规模化的特点;另外,紫外光不易穿透材料,因而可以控制接枝反应程度,同时紫外光能量较低,在提高材料表面性能的同时不会对其本体性能造成影响[17]。因此,紫外光表面接枝改性技术普遍应用在包装材料等行业领域。

1。3。2  紫外光表面接枝改性方法及进展论文网

紫外光接枝的实验方法分为一步法和两步法两类,有连续和间歇两种操作方式,根据反应体系的状态又可分为气相接枝、液相接枝和固相接枝。

一步法是指将材料不作任何处理,直接置于引发剂、单体的体系中发生接枝反应;两步法则是先将材料进行处理,在材料表面涂覆一层引发剂,或者生成活性点,然后将其放置在单体中引发接枝反应。

液相接枝是最常使用的反应方法,将聚合物置于含有单体的溶液中,在紫外光照射下发生反应,具有易于操作、反应速率快的优点,同时也存在单体容易发生均聚、接枝反应效率不高的缺点[17]。

气相接枝则是将待处理的聚合放置在盛有单体和相应溶剂的封闭容器中,蒸发单体溶液[14],所使用的引发剂事先涂在其表面或加入体系中,在紫外光的照射下即可发生反应。这种方法具有接枝表面单体浓度低、反应效率高的优点,但反应时间长,难以达到高接枝率。

由于含偶氮生色团的单体具有很强的吸收紫外光的能力,无法通过常用的液相接枝法得到接枝膜。陈文广等[18]使用的方法是先将含有引发剂和单体的混合溶液旋镀在聚合物表面,等溶剂挥发之后用紫外光对其进行照射,引发固相接枝反应,即可在PET膜的表面成功引入偶氮单体。

1。3。3  紫外光表面接枝的反应条件

影响表面接枝反应的因素包括单体、引发剂、紫外光强以及光照时间。

1。3。3。1  单体

接枝反应所选单体的种类对反应进行的难易程度有直接而重要的影响。Yang等研究了不同单体的反应活性,结果表明在以LDPE为基材,二苯甲酮为引发剂的反应条件下,单体的光接枝活性顺序为:丙烯酸(AA)>丙烯酸甲酯(MA)>丙烯酸丁酯(BA)>丙烯腈(AN)>乙酸乙烯酯(VAc)>苯乙烯(St)>甲基丙烯酸甲酯(MMA) [17]。上述单体中,光接枝活性最高的为丙烯酸类单体,而甲基丙烯酸酯类单体则由于所含的活性烯丙基氢较稳定以及生成物中没有叔氢存在而活性最低,丙烯腈具有比其它单体都高的接枝率,但其反应活性很低。

单体的用量对反应的接枝率也有影响。以紫外光引发LDPE接枝AA为例,在反应初始阶段,反应接枝率随AA用量的增加而增大,当LDPE基体中AA的用量达到一定程度时,接枝率增至最大值,当AA用量继续增大时,接枝率保持稳定而不再发生变化[18]。原因是在紫外光接枝反应过程中AA的均聚和接枝共聚反应同时进行,始终存在互相竞争,当AA用量增多时,扩散到LDPE表面的AA也在增加,接枝反应发生的可能性随之增加,接枝率因此升高;AA用量的增加同时也会导致其均聚物的增加,大量的AA均聚物沉积在LDPE颗粒的外表面,使得AA单体无法进入到颗粒内部进行接枝,并且削弱了LDPE表面收到的光照强度,所以薄膜的接枝率保持稳定不再增加。

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