《論文_滌綸表面改性研究的進(jìn)展(定稿)》

1、滌綸表面改性研究的進(jìn)展2012-06-25來(lái)源:張翠玲,趙國(guó)樑,，宋立丹，王甜甜 點(diǎn)擊次數(shù)：294關(guān)鍵字：滌綸;表面改性;方法和原理摘耍:介紹了近年來(lái)國(guó)內(nèi)外滌綸表面改性的原理、方法、應(yīng)用以及各種常用表征方法。對(duì)等離子體 處理方法的3個(gè)方而的應(yīng)用做了詳細(xì)闡述;介紹了紫外光接枝方法的原理、應(yīng)用，以及近年來(lái)對(duì)該方 法的改進(jìn);闡述了堿處理的原理、應(yīng)用及近年來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。關(guān)鍵詞:滌綸;表面改性;方法和原理滌綸是產(chǎn)量最大的合成纖維，具有許多優(yōu)良性能，如:斷裂強(qiáng)度和彈性模量高，回彈性適中，熱定形性好， 耐熱和耐光性好，抗有機(jī)溶劑、氧化劑以及耐腐蝕性好,對(duì)弱酸、堿等穩(wěn)定1,等等。由于以上種種優(yōu) 點(diǎn)，在紡織及其

2、他工、農(nóng)業(yè)領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。但是，聚酯分子結(jié)構(gòu)對(duì)稱，結(jié)晶度較高，結(jié)構(gòu)中乂沒(méi)有 高極性基團(tuán)，因此親水性較差2,這就在很人程度上限制了它的舒適性、可染性等。另外，由于滌綸對(duì) 人體安全、無(wú)毒、低的吸水性，對(duì)人體的體液具有高抗?jié)B透性3,近年來(lái)，作為牛物醫(yī)學(xué)材料的研究也 越來(lái)越多。但是，很多文獻(xiàn)報(bào)道:滌綸的低親水性結(jié)構(gòu)使其血液相容性很差，這也是生物材料領(lǐng)域亟需 解決的一個(gè)問(wèn)題。為了使滌綸的應(yīng)用更廣泛，揚(yáng)長(zhǎng)避短，近年來(lái)人們開(kāi)始研究滌綸的表面改性方法。 表血改性是指在不改變材料及其制品本體性能的前提下，賦予英表血新的性能，如親水性、抗靜電 性、染色性、耐老化性、生物相容性等4?？谇?，對(duì)滌綸的表面主要有低溫

3、等離子體處理法、紫外光引發(fā)接枝法、濕法化學(xué)法、離子?xùn)c照射法 、光化學(xué)法等改性方法。 等離子體處理等離子體表面改性是通過(guò)等離子體處理以及在材料表面等離子體接枝來(lái)改變材料表面結(jié)構(gòu)的一種 表面改性方法7。低溫等離子體在纖維改性方面的應(yīng)用研究始于20世紀(jì)60年代，此后美國(guó)進(jìn)行了 些研究并有應(yīng)用該技術(shù)處理加工的聚酯纖維(商品名relyesca)投放市場(chǎng)。等離子體對(duì)滌綸的表 面改性主耍有以下幾個(gè)方面:利用低溫等離子體引發(fā)接枝聚合反應(yīng)(plasma- initiatedgraftedpolymerization);單純利用等肉;子體處理，引發(fā)表而結(jié)構(gòu)的變化;等離了體聚合沉積成膜 對(duì)材料表面進(jìn)行改性。在低溫等

4、離子體引發(fā)接枝聚合反應(yīng)方面，很多研究者做了大量的工作。丨1木 九州國(guó)立大學(xué)的youngjinkim等人利用氧氣等離子體引發(fā)，接枝丙烯酸，然后經(jīng)過(guò)一系列的化學(xué)反應(yīng) 來(lái)改變滌綸的表面結(jié)構(gòu)達(dá)到改變其血液相容性的效果9。天津工業(yè)大學(xué)的張曉林、馬小光通過(guò)丙烯酸微波等離了體對(duì)滌綸的表而接枝改性來(lái)達(dá)到提高其染色 性能的目的10。兩南交通人學(xué)的潘長(zhǎng)江等人利用等離子體表面接枝方法在滌綸表面接枝不同分子 質(zhì)量的聚乙二醇(peg),使滌綸的抗凝血性能得到了顯若改善11。shizuoka大學(xué)聚合物化學(xué)實(shí)驗(yàn)室的n. nagak1等人利用ar等離子引發(fā)滌綸表而改性，通過(guò)xps光 譜發(fā)現(xiàn)其表面結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化，通過(guò)接觸角測(cè)試

5、，發(fā)現(xiàn)表面改性后親水性顯著改善12。在單純等離 子體處理對(duì)滌綸進(jìn)行表而改性的研究中，口木靜岡大學(xué)的norihiro inagaki等人13214也做了 大量的工作來(lái)證實(shí)等離子體對(duì)于滌綸表面改性的顯若作用。結(jié)果表明滌綸表面的n/c比例發(fā)生了很 明顯的變化,其接觸角也發(fā)生顯著變化。西北紡織工學(xué)院的陳杰珞等人單純利用氧等離子體對(duì)滌綸 表面進(jìn)行處理，表血張力評(píng)價(jià)的解析結(jié)果表明，氧等離子體處理麻的滌綸表血自由能增人。x射線光 電子能譜(xps)分析表明，滌綸表面被引入了大量含氧和含氮極性基團(tuán),最終使得滌綸的親水性增強(qiáng) 。近年來(lái)，人們已開(kāi)始關(guān)注等離子體沉積成膜對(duì)滌綸進(jìn)行表面改性的技術(shù)。西南交通大學(xué)的王進(jìn)、

6、潘 長(zhǎng)江等人采用乙烘等離子體浸沒(méi)離子注入與沉積(piii2d)技術(shù),對(duì)醫(yī)用滌綸縫合環(huán)材料進(jìn)行表面改性, 分析結(jié)-果表明:在滌綸材料表血有效地沉積了一層類金剛石(dlc)薄膜。原子力顯微鏡(afm)的圖像 分析進(jìn)一步證明,表面平均粗糙度從58. 9nm降低到11. 2nm。細(xì)菌黏附實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明,沉積了類金剛 石薄膜的表面對(duì)金黃色葡萄球菌(sa)等5種細(xì)菌的黏附均有明顯抑制作用16。中科院物理所的陳 光良等人17,以及北京印刷學(xué)院的張躍飛等人18分別以ch4為碳源,ar為稀釋氣體，用射頻等離子 體增強(qiáng)化學(xué)氣和沉積法，在滌綸上沉積了陽(yáng)隔性能優(yōu)良的碳?xì)淠?，鍍碳氮膜滌綸的阻隔性能都有提 高。日詢，利用等

7、離子體處理的技術(shù)較成熟，在美國(guó)已實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化。而在我國(guó),等離子體改性的研究 也口益深入，但距離工業(yè)化還冇一段距離。而滌綸等離子體表面改性的工業(yè)化是一種必然的趨勢(shì)。2紫外光表血接枝聚合物的表而光接枝，就是利用紫外光引發(fā)單體在聚合物表而進(jìn)行的接枝聚合，反應(yīng)遵循自山基 聚合機(jī)理4。農(nóng)面光接枝的研究始于1957年的osier等人的報(bào)道。近年來(lái)，術(shù)歐各國(guó)的研究報(bào)道愈 來(lái)愈多，具應(yīng)用領(lǐng)域也已從最初的簡(jiǎn)單表而改性發(fā)展到表面高性能化、表而功能化、接枝成型方法 等高新技術(shù)領(lǐng)域。但是,冃前國(guó)內(nèi)這方而的研究還很少。紫外光引發(fā)的表而接枝聚合(表而光接枝)具 有2個(gè)定出的特點(diǎn):(1)紫外光比高能輻射對(duì)材料的穿透力差，故

8、接枝聚合可嚴(yán)格地限定在材料的表曲 或亞表而進(jìn)行，不會(huì)損壞材料的本體性能;(2)紫外輻射的光源及設(shè)備成本低，易于連續(xù)化操作,故近年 來(lái)發(fā)展較快,極具工業(yè)應(yīng)用而景19。南京化工人學(xué)高分子系的韋亞兵、錢翼清，南京理工人學(xué)的朱偉敏等人利用高壓汞燈，釆用不同的光敏劑，引發(fā)丙烯酰胺(aam)在聚酯薄膜表而的氣相接枝聚合，來(lái) 達(dá)到對(duì)聚酯纖維表面改性的作用，英親水性、染色性以及力學(xué)性能都有一定程度的改變20221。武 漢科技學(xué)院紡織與材料學(xué)院的劉曉洪等人在二苯甲酮作為光敏劑的體系中，利用紫外光引發(fā)丙烯酸 (aa)在滌綸表面的液相接枝的反應(yīng)中，發(fā)現(xiàn)表面改性后的滌綸的吸水性得到了很明顯的提高22。 四川人學(xué)的劉建

9、偉等人釆取紫外共輻照方法和逐步偶合接枝方法,先在滌綸表面接枝聚乙二醉,然示 通過(guò)化學(xué)偶合方法在聚乙二醇末端接枝抗凝血藥物肝索，很好地改善了材料的牛物和容性2。隨著 人們對(duì)紫外光表面接枝研究的深入，實(shí)驗(yàn)方案在不斷地改進(jìn)。有文獻(xiàn)報(bào)道,在微量naio4(約為1() 3mol/l)存在下，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中可以不除氧進(jìn)行反應(yīng)23。山于紫外光表面接枝反應(yīng)對(duì)于條件的要求比較 高,特別是光敏劑的選擇，以及反應(yīng)的氣氛等條件更為苛刻，為了更有效更方便地進(jìn)行反應(yīng)，對(duì)于不除 氧以及不添加光敏劑的反應(yīng)的研究，將成為今后紫外光表面改性研究的一個(gè)重點(diǎn)。3堿處理滌綸結(jié)構(gòu)致密，具有疏水性，耐堿性良好。但在高濃度的堿液中，特別是在高溫

10、條件下,pet分子 會(huì)發(fā)生水解，牛成乙二醇和水溶性的対苯二甲酸鹽。山于pet分子結(jié)構(gòu)中的苯環(huán)和2個(gè)亞甲基在化 學(xué)結(jié)構(gòu)上都較穩(wěn)立,pet的水解過(guò)程實(shí)際上是人分子中酯基的水解斷裂過(guò)程。開(kāi)始系屬于親核加成 反應(yīng)機(jī)理,由于結(jié)晶部分結(jié)構(gòu)緊密，水分子不易進(jìn)入結(jié)晶區(qū)，水解過(guò)程基木上在無(wú)定形區(qū)進(jìn)行，分解后 在纖維表而的分子脫落，稱為“剝皮”，因而在纖維表而形成凹凸不平的痕跡，使纖維變細(xì)口具有親水性 24225 o 山于pet的親水性極差，就需要對(duì)滌綸表面進(jìn)行堿處理。傳統(tǒng)的滌綸堿處理方式是滌綸在滲透劑和 促進(jìn)劑(一般為季錢鹽類促進(jìn)劑)的共同作用下進(jìn)行堿處理25227o浙江理丄大學(xué)的程貞娟采用傳統(tǒng) 的堿處理方法使

11、滌綸織物具冇真絲般的感覺(jué)19。蘇州大學(xué)材料工程學(xué)院的白秀娥改變傳統(tǒng)naoh 水溶液的處理方式，采用n“oh的乙醇溶液對(duì)滌綸進(jìn)行堿處理,研究結(jié)果表明，利用乙醇溶液対滌綸進(jìn) 行堿處理大大縮短了處理時(shí)間,得到了與水相堿處理相同的效果28。鄭敏等人利用超聲波/堿協(xié)同 處理滌綸，除去滌綸表而的低聚物，改善其染色性能29230。隨若堿處理工藝的發(fā)展，近年來(lái)越來(lái)越多 的人開(kāi)始研究堿胺同浴対滌綸進(jìn)行堿處理改性,而使纖維表面形成了深一層的凹槽，為改性滌綸的進(jìn) 一步整理打下良好的基礎(chǔ)6,31232。由于滌綸的氏接接枝反應(yīng)不易進(jìn)行，且接枝率低，人們開(kāi)始研究經(jīng)堿減量處理后的滌綸的接枝反應(yīng)。 嘉興學(xué)院的徐旭凡將滌綸織物先進(jìn)行堿減雖處理，一方而使滌綸表而鈍化，另一方而旨在使表層滌綸 分子屮的酯基發(fā)生一定程度的水解，然肩用殼聚糖溶液對(duì)它進(jìn)行處理，處理肩的滌綸的吸濕性、抗靜電性、耐起球性、手感等性能均冇顯著變化33。美國(guó)的matthewd.等人利用經(jīng)堿減量處理后的滌 綸接枝牛血清蛋門，來(lái)改善滌綸材料與蛋門質(zhì)的親和性能34。浙江理工人學(xué)的楊斌利用堿處理麻的 滌綸吸附殼聚