一種紫外光誘導聚合物表面改性方法
2023-10-24 02:36:02 1
專利名稱：一種紫外光誘導聚合物表面改性方法
技術領域：
本發明涉及一種新型的紫外光輔助處理聚合物表面的方法，以提高聚合物的表面性能。
背景技術：
高分子材料由於表面自由能太低和表面的化學惰性，嚴重局限了其在表面和界面領域的應用。通過提高有機高分子材料的表面性能，如與其它有機、無機、金屬材料的粘接性，界面相容性，染色性，抗靜電性和生物相容性等，從而極大地拓展聚合物在印刷、染色、粘結、阻隔、生物以及金屬沉積等特種領域的應用。例如通常在印刷前對PE、PP、PVC、PET等工業包裝膜進行表面的電暈處理以增大表面自由能，從而實現在這些包裝膜表面印刷圖案的目的；通過表面改性來提高PE膜的表面親水性，從而製備出耐用並且能大幅度提高農產品產量的無霧滴PE棚膜。
目前，高分子表面改性已經發展出了包括溼法氧化、幹法氧化、電暈法、等離子改性、化學刻蝕、紫外光表面接枝等方法。相比於其他表面改性方法來說，紫外光表面接枝具有以下優點(1)設備投資小、操作成本低，(2)反應條件溫和、汙染小，(3)可以很容易地通過改變單體和聚合方法來改變表面性能，因而具有很強的表面性能的構造性，(4)對基材本體的性能基本上沒有損傷。因此，紫外光表面改性得到了廣泛的研究和關注。紫外光表面接枝改性包括聚合法和偶合法的兩大類改性方法。聚合法是指通過在聚合物表面產生自由基來引發帶有不同官能團的乙烯基單體的接枝聚合反應，從而實現表面改性的目的。偶合法是通過形成聚合物表面大分子和改性用功能分子之間的共價鍵連接，從而實現表面改性的目的，改性用功能性分子包括帶有特殊官能團的小分子和大分子等。
在文獻1European Polymer Journal 1999，35，1557-1568和文獻2MacromolecularRapid Communication 2004，25，1257-1262中採用以芳香酮類、安息香類以及其他的脂肪醛和酮類作為光引發劑進行表面接枝聚合反應，芳香酮等光引發劑在紫外光的輻照作用下，將多種帶有官能團的乙烯基類的改性物質接枝到聚合物表面。例如文獻1以二苯甲酮作光引發劑，引發丙烯酸在BOPP薄膜表面的接枝聚合，使得BOPP膜表面的水接觸角降低到78.4°，接枝效率達到58％。這類方法適用於多種乙烯類改性物質，且操作簡便，成本較低，汙染小。但存在一下缺點(1)僅僅適用於乙烯基類的改性物質的應用，無法應用於飽和小分子作為改性物質的領域；(2)接枝效率不高，改性效果有限。
在文獻3Macromolecules 1996，29，7012-7015中，介紹了一種通過合成帶有疊氮苯基團的改性物質來進行表面改性的方法。在該方法中，首先合成出有一端為疊氮苯基團、另一端為磷酸膽鹼基團等具有特殊性能官能團的改性物質，然後在紫外光的輻照下，通過激發態的疊氮苯基團於聚合物材料的表面偶合反應來實現表面改性的目的。起優點在於(1)針對性強，能通過合成帶有特定的功能性官能團(如磷酸膽鹼基、5-氮二甲胺基萘磺醯基等)的改性物質，來構造特定的生物性能的表面；(2)改性物質以小分子的形式存在，不會對聚合物材料原有的表面形貌產生影響。其缺點是改性分子的合成步驟繁瑣，不利於簡單操作，從而導致生產成本相對較高。
發明內容
本發明的目的是獲得一種新的紫外光改性聚合物材料表面的方法，即使用三價鈰鹽的酸性水溶液作為催化引發劑，在紫外光輻照下，通過引發飽和的多官能團化合物(包括單糖、大分子和小分子的醇或胺類等水溶性的分子)在聚合物表面的光偶合反應或引發不飽和單體(包括乙烯基單體或丙烯酸酯類單體)的表面光接枝聚合，從而達到改進聚合物表面性能的目的。該方法的關鍵點在於採用三價鈰鹽的酸性溶液作為光催化引發體系。
具體改性方法是A.在被改性聚合物基材表面均勻覆蓋一層改性溶液，改性溶液主要由催化引發體系、表面改性物質和能夠溶解催化引發體系和表面改性物質的溶劑組成；表面改性物質包括飽和類改性物質和不飽和類改性物質兩大類；其中催化引發體系與飽和類改性物質的摩爾比為1∶20-10∶1，優選範圍為1∶4-4∶1；催化引發體系與不飽和類改性物質的摩爾比為1∶4000-1∶20，優選範圍為1∶150-1∶30；B.將上述覆蓋有薄層改性溶液的聚合物放在紫外光源下進行輻照，光照時間控制在0-30分鐘之內，優選的光照時間在3分鐘-15分鐘；最優選時間為7.5分鐘-12.5分鐘內；C.光照之後，用水以抽提，攪拌洗滌、衝洗等比較劇烈的方式洗滌表面，以除掉殘餘的改性物質和催化引發劑，然後用少量易揮發的有機溶劑衝洗除去表面的水，室溫晾乾；所使用的有機溶劑是丙酮、乙醇或甲醇；步驟A所述的催化引發體系為三價鈰鹽及其酸根離子所對應的酸的混合物，包括Ce(NO3)3/HNO3，Ce2(SO4)3/H2SO4，CeCl3/HCl，CeBr3/HBr等，優選CeCl3/HCl。其中三價鈰鹽的濃度是0.01-0.8mol/L，優選範圍是0.2-0.6mol/L；對應的酸的濃度為是0.01-1.0mol/L；優選範圍為0.1-1.0mol/L。
步驟A中所述的飽和類改性分子為(1)水溶性的單糖D-果糖、L-山梨糖、D-葡萄糖、D-半乳糖；(2)水溶性的飽和多官能團小分子多元醇、多元胺等，例如丙三醇、乙二醇、三乙醇胺、丙二胺；(3)功能性大分子澱粉、纖維素、聚乙烯醇、聚環氧乙烷、聚乙烯基吡啶等中的任意一種。所述的不飽和類改性分子為乙烯基單體，如丙烯酸、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸羥乙酯、苯乙烯、醋酸乙烯、乙烯基吡啶、乙烯基吡咯烷酮或丙烯醯胺中的一種。
步驟A所述的溶劑是去離子水或去離子水與甲醇、丙酮、乙醇或二甲基亞碸等有機溶劑組成的混合溶劑。在去離子水與上述有機溶劑組成的混合溶劑中，水的體積分數為15-30％。
被改性聚合物基材為聚烯烴材料，橡膠的均聚、共聚或共混物，芳族聚合物及其與其它聚合物的共混和共聚物；常用的材料是高密聚乙烯、低密聚乙烯，流延聚丙烯，雙向拉伸聚丙烯、丁基橡膠、丁苯橡膠，NR/SBR，氯醇橡膠、聚苯乙烯；工程塑料如氟塑料、聚醯亞胺等。
被改性聚合物材料的形狀要求材料表面可以被改性溶液均勻覆蓋且能使紫外光以一定的強度照射到聚合物表面，如片材、薄膜，這些基材可以是實心的聚合物單一材料、聚合物的共混材料、層層疊合材料、或在非金屬或金屬類底基上的有機塗層。
使被改性聚合物基材表面均勻覆蓋一層改性溶液的方法可採用「三明治」結構覆蓋法(見圖1-2)、浸漬法、旋塗法、刮塗法等；步驟B所述的紫外光源是低壓、中壓、高壓汞燈或其它可以發射紫外光波段的設備，優選使用高壓汞燈。紫外光的波長在200-400nm的範圍內，輻照強度在4000-12000μw/cm2範圍內(以波長為λ＝254nm輻照強度為參考標準)。
本發明的關鍵點在於用到的三價鈰離子及相應酸的光催化引發體系。飽和類改性分子的表面改性原理是(1)在紫外光的輻照下，水相中的三價鈰離子躍遷到激發態從而被氫離子氧化成四價的鈰離子；(2)四價鈰離子分別氧化聚合物基材和改性分子上的碳-氫鍵，同時生成表面自由基和飽和分子自由基；(3)兩種自由基之間發生偶合，將改性分子固定到聚合物表面，從而達到表面改性的目的。對於不飽和乙烯基類改性物質表面改性原理是(1)水相中的三價鈰離子在紫外光的輻照下，躍遷到激發態被氫離子氧化成四價的鈰離子；(2)四價鈰離子氧化聚合物基材表面的碳-氫鍵，生成表面自由基；(3)表面自由基直接引發乙烯基類改性物質的聚合反應，將改性分子固定到聚合物表面。
在上述兩種改性機理中，四價的鈰離子氧化碳-氫鍵生成自由基之後，自身均被還原成三價的鈰離子，並且同時生成氫離子；這二者之間可以重複反應，起到循環引發的作用。
本發明的顯著效果是相對於飽和類改性物質，改性後的聚合物基材的表面親水性顯著提高。其中，D-果糖改性的BOPP膜還具有生物相容性，能夠吸附刀豆蛋白(ConA)。相對於不飽和類改性物質，改性後的聚合物基材的表面親水性顯著提高，體系的接枝效率也能達到很高的程度。
本發明的應用範圍包括以下幾個方面一.提高聚合物材料的表面親水性，具體用於1.製備新型的無滴型PE棚膜；2.提高纖維的染色性；3.用來製備抗靜電織物；4.用於提高保險槓的染色性。
二.提高聚合物表面的阻氧阻水性，如用來製備新型的包裝材料；三.提高聚合物表面的粘結性，如用來製備層層疊合的包裝材料，也可用來提高聚合物材料與其它金屬或非金屬材料之間的粘結能力；四.提高聚合物表面的生物相容性，如用來製備拓展聚合物基的生物材料在生物分離、生物載體、生物醫用材料等方面的應用。
本發明的優點在於(1)能夠獲得良好的改性效果，操作簡單、快速、成本低廉、對環境幾乎無任何汙染；(2)在改性基材表面不會存在引發劑的殘基，對應用小分子進行的表面改性所產生的表面性能不會有不利的影響；(3)改性反應的開始和終止具有很好的可控性，應用於表面圖案化領域，可以隨意調節圖案的大小和形狀；(4)與別的表面偶合改性的方法相比，所使用的飽和改性分子的結構簡單，廣泛存在，不需要進行專門的複雜合成過程。
圖1-1.為反應裝置示意圖，圖1-2為「三明治」塗層結構的放大圖1.紫外光源2.上石英片，3.上膜(基材)，4.改性溶液，5.下膜(基材)，6.下石英片，7.升降臺圖2.實施例8中的刀豆蛋白(ConA)吸附試驗a.BOPP空白膜(未改性處理)；b.BOPP吸附ConA膜；c.CPP空白膜(未改性處理)；d.CPP吸附ConA膜；
具體實施例方式
下面結合具體的實施例對本發明進行詳細的介紹。
實施例1以CeCl3/HCl作為催化引發體系，D-果萄糖為改性物質，以去離子水為溶劑配製改性溶液。其中D-果糖的濃度為0.2mol/L，鹽酸濃度均為1.0mol/L，CeCl3濃度分別為0.2mol/L、0.4mol/L和0.6mol/L。
以BOPP薄膜為上下膜，分別與上述三種不同濃度的改性溶液製作成如圖1-2所示的「三明治」結構的反應器。在常溫環境中，使用圖1-1所示的裝置來進行表面改性處理，用功率為1000w，λ＝254nm處的光強為12000μw/cm2高壓汞燈，光照時間為12.5分鐘。處理之後的BOPP膜先用大量水衝洗，然後浸泡到去離子水中在攪拌的條件下洗滌3次每次20分鐘，再用丙酮衝洗以除去表面附著的水分，放置在空氣中靜置8分鐘以上使丙酮完全揮發。
分別對三種改性溶液改性的BOPP薄膜進行空氣/水接觸角(CA)測定，該數據用於表徵聚合物表面的親水性，數值越小親水性越好。具體方法是在常溫下使用德國Dataphysics instruments公司的OCA20型接觸角測量儀，每次取1μl去離子水垂直滴在待測表面上之後馬上記錄空氣/水接觸角的讀數。每一個樣品至少測6個點(下同)。結果見表1。
表1.三種改性溶液改性BOPP薄膜表面的親水性變化
實施例2以CeCl3/HCl作為催化引發體系，D-果萄糖為改性物質，以去離子水為溶劑配製改性溶液。其中D-果糖的濃度為0.2mol/L，CeCl3濃度為0.4mol/L，鹽酸濃度分別為0.1mol/L、1.0mol/L。
其他方法同實施例1。
改性後的BOPP薄膜的空氣/水接觸角測定結果見表2。
表2不同鹽酸濃度條件下改性BOPP薄膜表面親水性的變化
實施例3分別用單糖(D-果糖、L-山梨糖、D-葡萄糖或D-半乳糖)作為改性物質，以CeCl3/HCl作為催化引發體系，以去離子水為溶劑配製改性溶液。其中單糖的濃度為0.2mol/L，CeCl3濃度為0.4mol/L，鹽酸濃度為1.0mol/L。
其他方法同實施例1。
改性後的BOPP薄膜的空氣/水接觸角測定結果見表3。
表3不同單糖改性BOPP薄膜表面親水性的變化
實施例4分別用丙三醇、三乙醇胺飽和小分子作為改性物質，以CeCl3/HCl作為催化引發體系，以去離子水為溶劑配製改性溶液，其中丙三醇或三乙醇胺的濃度為0.2mol/L，CeCl3濃度為0.4mol/L；鹽酸濃度為1.0mol/L，。
紫外光輻照改性的方法同實施例1。改性之後的BOPP薄膜先用大量水衝洗，然後再用三級水進行抽提處理；抽提之後的改性BOPP薄膜都用丙酮衝洗，除去表面附著的水分，隨後將基材放置在空氣中靜置8分鐘以上，使丙酮完全揮發。
改性後的BOPP薄膜的空氣/水接觸角測定結果見表4。
表4丙三醇、三乙醇胺改性BOPP薄膜表面親水性的變化
實施例5分別用玉米澱粉、聚乙烯醇(1788)作為改性物質，以CeCl3/HCl作為催化引發體系，以去離子水為溶劑配製改性溶液，對於玉米澱粉-CeCl3/HCl組成的改性溶液來說，玉米澱粉濃度為0.5％(m/V)，CeCl3濃度為0.2mol/L，鹽酸濃度為1.0mol/L；對於聚乙烯醇-CeCl3/HCl組成的改性溶液來說，聚乙烯醇(1788)的濃度為1.0％(m/V)，CeCl3濃度為0.2mol/L；鹽酸濃度為1.0mol/L。
其他方法同實施例1。
改性後的BOPP薄膜的空氣/水接觸角測定結果見表5。
表5玉米澱粉、聚乙烯醇改性的BOPP膜的表面親水性的變化
實施例6以CeCl3/HCl作為催化引發體系，D-果萄糖為改性物質，以去離子水為溶劑配製改性溶液，其中D-果糖的濃度為0.2mol/L，CeCl3濃度為0.4mol/L，鹽酸濃度為1.0mol/L。
以BOPP薄膜為上膜，分別以流延聚丙烯(CPP)、雙向拉伸聚丙烯(BOPP)、低密聚乙烯(LDPE)薄膜和高密聚乙烯(HDPE)板材等被改性基材為下基材，製作如圖1-2所示的「三明治」結構反應器。
用實施例1的方法進行紫外光輻照改性和後處理。
被改性基材表面水接觸角的測定結果見表6。
表6.不同基材改性前後表面親水性的變化
實施例7改性溶液同實施例6。
以BOPP薄膜上膜，分別以四氟乙烯-六氟丙烯共聚薄膜(F46)和丁基橡膠(IIR)、丁苯橡膠(SBR)，NR/SBR，氯醇橡膠(CHR)，聚苯乙烯(PS)片材等被改性基材為下基材，製作如圖1-2所示的「三明治」結構反應器。
其他方法同實施例6。
被改性基材表面水接觸角的測定結果見表6。
表7.不同基材改性前後表面親水性的變化
實施例8在此實施例中，考察了改性後聚合物表面的表面性能退化情況。操作方法為將實施例3中D-果糖處理後的BOPP膜放入40℃恆溫箱中，測定不同天數後的表面接觸角。這些實驗的結果列在表8中。
表8.本法處理的聚合物表面親水性能退化的研究
實施例9改性溶液同實施例6。
分別以CPP、BOPP薄膜作為上下基材，構造「三明治」結構反應器，並在上膜加入一個圓孔形光掩模，來實現圖案化的目的。
紫外光輻照改性的方法同實施例1。
改性之後的CPP薄膜和BOPP薄膜均用大量水衝洗表面，然後浸泡到去離子水中在攪拌的條件下洗滌3次每次20分鐘。
將改性後的薄膜在濃度為3.0ug/ml的螢光標記的刀豆蛋白(FITC-ConA)的磷酸鹽緩衝溶液(pH＝6.86)中浸泡1hr，然後再浸泡到相同pH值的磷酸鹽緩衝溶液中攪拌洗滌3次每次15分鐘，最後用三級水衝洗，在4℃環境下放置24hr以上晾乾。用德國Carl Zeiss公司的Axiovert 405M型螢光顯微鏡測定基材表面的螢光效果，結果見附圖2。從附圖2看出，D-果糖改性之後的BOPP薄膜和CPP薄膜表面均能吸附刀豆蛋白(ConA)。
實施例10以CeCl3/HCl作為催化引發體系，丙烯酸(AA)為改性物質，去離子水為溶劑配製改性溶液，其中CeCl3濃度為0.02mol/L，丙烯酸的濃度為10％(v/v)，鹽酸濃度為1.0mol/L。
以BOPP薄膜作為「三明治」結構反應器的上下膜(圖1-2)。在常溫環境中，使用圖1-1所示的裝置來進行表面改性處理，所用高壓汞燈功率為1000w，λ＝254nm處的光強為12000μw/cm2，光照時間為5分鐘。改性後的BOPP膜先用大量水衝洗，再用丙酮衝洗除去表面的水後烘乾，進行第一次稱重；然後用三級水對改性的BOPP膜進行抽提處理，再用丙酮衝洗以除去表面附著的水分，放置在空氣中靜置8分鐘以上使丙酮完全揮發，測量的BOPP膜的空氣/水接觸角的，再用丙酮衝洗BOPP薄膜，烘乾，進行第二次稱重，測定接枝體系的接枝效率。
接枝效率測定方法使用德國Sartorius公司的BP211D型電子分析天平測量接枝前後聚合物基材質量的變化，通過公式GE＝Wg/Wp計算反應體系的接枝效率，其中GE代指接枝效率，Wp是指聚合體系中生成的聚合物的質量，包括接枝聚合物和均聚物，由除去單體後測得，Wg是指接枝聚合物的質量，同時除去單體和均聚物後測得。
在本實施例中，AA改性後的BOPP薄膜的水接觸角下降到27.4°，接枝效率達到90.4％。與文獻1中提到的改性方法相比，本法具有較大的優越性。
實施例11以CeCl3/HCl作為催化引發體系，丙烯酸(AA)作為改性物質，以去離子水為溶劑配製改性溶液。其中丙烯酸的濃度為10％(v/v)，鹽酸濃度為1.0mol/L，CeCl3的濃度分別為0.01mol/L、0.02mol/L、0.04mol/L。
其他方法同實施例10。
改性後BOPP薄膜的空氣/水接觸角和接枝效率的測定結果見表9。
表9.改性BOPP薄膜的接枝效率和表面親水性
實施例12改性溶液同實施例10。
以BOPP薄膜上膜，分別以BOPP、LDPE、F46、聚醯亞胺(PI)薄膜等被改性基材為下基材，製作如圖1-2所示的「三明治」結構反應器。
其他方法同實施例10。
被改性基材改性之後的空氣/水接觸角和接枝效率的測定結果見表10。
表10.AA改性的BOPP、LDPE、F46、PI和CPP的接枝效率和表面親水性的變化
實施例13以CeCl3/HCl作為催化引發體系，分別以丙烯酸(AA)、甲基丙烯酸(MAA)作為改性物質，以去離子水為溶劑配製改性溶液。其中CeCl3濃度為0.02mol/L，AA、MAA的濃度為10％(v/v)，鹽酸濃度為1.0mol/L。
以CPP薄膜為上下膜，構造「三明治」結構反應器。
其他方法同實施例10。
改性後CPP薄膜的空氣/水接觸角和接枝效率的測定結果見表11。
表11.AA和MAA改性CPP薄膜的接枝效率和表面親水性的變化
實施例14以CeCl3/HCl作為催化引發體系，分別以丙烯酸-β-羥乙酯(HEA)、丙烯酸丁酯(BA)、苯乙烯(St)作為改性物質，以去離子水和甲醇按20∶80的體積比配製的混合溶劑為溶劑配製改性溶液，其中CeCl3濃度為0.02mol/L，HEA、BA和St的濃度均為10％(v/v)，水相中鹽酸的濃度為1.0mol/L。
以CPP薄膜為上下膜，構造「三明治」結構反應器。
紫外光輻照改性方法同實施例10。
改性後CPP薄膜的接枝效率的測定結果見表12。
表12.HEA、BA和St改性CPP薄膜的接枝效率
實施例15以CeCl3/HCl作為催化引發體系，以甲基丙烯酸甲酯(MMA)為改性物質，以去離子水和丙酮按20∶80的體積比配製的混合溶劑作為溶劑，MMA-CeCl3/HCl組成的改性溶液中，CeCl3濃度為0.02mol/L，MMA的濃度為10％(v/v)，水相中鹽酸的濃度為1.0mol/L。
其他方法同實施例14。
改性後CPP薄膜的接枝效率為43.8％。
權利要求
1.一種紫外光誘導聚合物表面改性方法，具體步驟如下A.在被改性聚合物基材表面均勻覆蓋一層改性溶液，改性溶液主要由催化引發體系、表面改性物質和能夠溶解催化引發體系和表面改性物質的溶劑組成；表面改性物質包括飽和類改性物質和不飽和類改性物質兩大類；其中催化引發體系與飽和類改性物質的摩爾比為1∶20-10∶1，催化引發體系與不飽和類改性物質的摩爾比為1∶4000-1∶20；所述的催化引發體系為三價鈰鹽及其酸根離子所對應的酸的混合物，為Ce(NO3)3/HNO3，Ce2(SO4)3/H2SO4，CeCl3/HCl，CeBr3/HBr中的一種，改性溶液中三價鈰鹽的濃度是0.01-0.8mol/L，對應的酸的濃度為0.01-1.0mol/L；B.將上述覆蓋有薄層改性溶液的聚合物放在紫外光源下進行輻照，光照時間控制在0-30分鐘之內；C.光照之後，用水以抽提、攪拌洗滌、衝洗等較劇烈的方式洗滌表面，以除掉殘餘的改性物質和催化引發劑，然後用少量易揮發的有機溶劑衝洗除去表面的水，室溫晾乾。
2.根據權利要求1所述的紫外光誘導聚合物表面改性方法，其特徵是步驟A所述的催化引發體系與飽和類改性物質的摩爾比為1∶4-4∶1；催化引發體系與不飽和類改性物質的摩爾比為1∶150-1∶30；所述的催化引發體系為CeCl3/HCl，其中CeCl的濃度是0.2-0.6mol/L，對應的酸的濃度為為0.1-1.0mol/L；所述的飽和類改性分子為水溶性的單糖，水溶性的飽和多官能團小分子，功能性大分子中的任意一種；所述的不飽和類改性分子為丙烯酸、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸羥乙酯、苯乙烯、醋酸乙烯、乙烯基吡啶、乙烯基吡咯烷酮或丙烯醯胺中的一種；所述的溶劑是去離子水或去離子水與甲醇、丙酮、乙醇或二甲基亞碸組成的混合溶劑，混合溶劑中水的體積分數為15-30％。
3.根據權利要求1所述的紫外光誘導聚合物表面改性方法，其特徵是步驟A所述的水溶性的單糖為D-果糖、L-山梨糖、D-葡萄糖或D-半乳糖中的一種；水溶性的飽和多官能團小分子為丙三醇、乙二醇、三乙醇胺或丙二胺中的一種；功能性大分子為澱粉、纖維素、聚乙烯醇、聚環氧乙烷、聚乙烯基吡啶中的一種。
4.根據權利要求1所述的紫外光誘導聚合物表面改性方法，其特徵是步驟A所述的被改性聚合物基材為聚烯烴材料，橡膠的均聚、共聚或共混物，芳族聚合物及與其它聚合物的共混和共聚物；被改性聚合物材料的形狀是表面能被改性溶液均勻覆蓋且能使紫外光以一定的強度照射到聚合物表面的形狀。
5.根據權利要求1所述的紫外光誘導聚合物表面改性方法，其特徵是步驟A所述的被改性聚合物基材是高密聚乙烯、低密聚乙烯，流延聚丙烯，雙向拉伸聚丙烯、丁基橡膠、丁苯橡膠，NR/SBR，氯醇橡膠、聚苯乙烯、氟塑料、聚醯亞胺等；被改性聚合物材料的形狀是片材、薄膜或在非金屬、金屬類底基上的有機塗層。
6.根據權利要求1所述的紫外光誘導聚合物表面改性方法，其特徵是步驟B所述的使被改性聚合物基材表面均勻覆蓋一層改性溶液的方式有如圖1-2所示的「三明治」結構覆蓋法、浸漬法、旋塗法或刮塗法；所述的紫外光源是低壓、中壓、高壓汞燈或其它可以發射紫外光波段的設備，紫外光的波長在200-400nm的範圍內，輻照強度在4000-12000μw/cm2範圍內(以波長為λ＝254nm輻照強度為參考標準)；光照時間為3分鐘-15分鐘。
7.根據權利要求1所述的紫外光誘導聚合物表面改性方法，其特徵是步驟B所述的光照時間為7.5分鐘-12.5分鐘。
8.根據權利要求1所述的紫外光誘導聚合物表面改性方法，其特徵是步驟C所述的易揮發有機溶劑是丙酮、乙醇或甲醇。
全文摘要
本發明涉及一種紫外光誘導聚合物表面改性方法。在發明使用三價鈰鹽的酸性水溶液作為催化引發體系，在紫外光輻照下，通過引發飽和的多官能團化合物在聚合物表面的光偶合反應或引發不飽和單體的表面光接枝聚合，從而達到改進聚合物表面性能的目的。本發明適用於多種聚合物表面改性，包括聚烯烴，芳族聚合物，橡膠的均聚、共聚或共混物，以及其他聚合物的共聚或共混物等，並且對聚合物材料的形狀沒有特殊的要求。
文檔編號C08J7/18GK1978501SQ200610164930
公開日2007年6月13日 申請日期2006年12月8日 優先權日2006年12月8日
發明者楊萬泰, 黃振華, 孫玉鳳, 白耀文 申請人:北京化工大學