疏水性离子材料表面亲水性的研究

时间：2015-03-05作者：东莞市晟鼎精密仪器有限公司浏览：431

疏水性**高分子材料表面亲水性
**高分子材料可广泛应用于纺织、 医药、 建筑等
行业, 一直受到人们的重视。 在实际工作中, 疏水性**
高分子材料由于表面的非极性, 致使其与水溶液的润湿
不理想, 从而给材料的用途带来许多局限, 例如: 用于纺
织工业中的绦纶纤维由于材料表面的疏水性导致其织
品不能吸收人体的汗液, 不利于做衣物; 用做隐形眼镜
的硅橡胶材料若不能与人眼中水溶液很好的亲和, 将无
法实际应用。由此可见, 改善疏水性**高分子材料的
表面亲水性与人们生活密切相关, 已成为人们长期关注
的课题。 人们研究发现: 表面、 界面结构与状态的改善可
以改变材料的某些性能和适用性, 通过对疏水性**高
分子材料表面化学和物理处理, 改善材料的亲水性能,
使其更好地为人类所用。
1　材料润湿原理
通常材料表面与水溶液之间存在润湿过程, 可以用
扬氏方程表示:
C s- g= C s- l+ C l- gco sH (1)
其中 C s- g、 C s- l、 C l- g分别表示固体与气体、 固体与液
体及液体与气体表面张力(表面能) , H为接触角, 表示为
固、 气、 液三相平衡时, 从三相交界点O 处取单位长度
微元沿液- 气界面作切线, 其与固液界面的夹角(夹有
液体) , 如图(1)所示:
从方程(1)可见: 表面能 C s- g高的固体*与水溶
液发生润湿。 由此, 要想提高材料的亲水性, 就要提高材
料的表面能。
大多数**高分子材料的表面为非极性官能团, 表
面能低, 表现为疏水材料, 可对这些材料进行改性来提
高表面能, 以达到提高亲水性的目的。
图1　扬氏方程原理示意图


2　亲水性改善方法
长期以来人们在理论与实践中已找到了诸多改善
疏水性**高分子材料的方法, 从其改性方法上, 可分
为化学方法和物理方法两种。 其中化学方法有表面氧化
法、 接枝改性法、 共聚法、 表面活性剂法; 物理方法有共
混法、 高能辐射法等。
2 . 1　化学改性法
2 . 1 . 1　表面氧化法
表面氧化法也可称为液相化学法, 即通过具有强氧
化性的溶液在疏水材料表面发生化学反应, 从而改变材
料表面的分子结构, 在其表面层生成极性亲水基团, 提
高材料表面的表面能, 改善材料的亲水性。常用的氧化
剂有硝酸、 硫酸、 高锰酸钾、 氯酸钠、 次氯酸钠、 重铬酸
钾、 重铬酸钠、 过硫酸铵等。 其中较有特点的实例是将聚
丙烯中空纤维表面用一定比例重铬酸钾与硫酸进行化
学处理, 在其表面形成羟基、 羧基等极性基团, 从而使聚
丙烯表面*被水溶液润湿
接枝改性法
接枝改性法是在一定外部激发条件下, 将具有亲水
性的单体或聚合物作为支链引入疏水性高分子**材
料表面发生聚合的过程, 接枝改性可使材料表面的表面
能大大提高, 从而加大与水溶液的润湿度。
产生接枝聚合的外部激发条件有很多种, 如化学接
枝法、 电解聚合法、 等离子接枝聚合法、 氧化接枝法和紫
外线与高能电晕放电方法等。
共聚改性法
共聚改性法是将疏水性高分子材料与其它高分子
聚合物通过化学反应聚合, 从而改善其与水的亲和性。
比如分别将 4- 乙基吡啶与丙烯腈、 苯乙烯共聚, 以改
善丙烯腈、 苯乙烯的亲水性
表面活性剂改性法
应用表面活性剂 “双亲” (既亲水又亲油)的特点, 用
化学手段将疏水性**材料与其亲油基相联, 而将亲水
基暴露在表面, 使材料的表面显示出亲水性。这种改性
方法的应用很多, 其关键技术在于表面活性剂的选择,
通常可根据各种疏水性**高分子材料的性质确定表
面活性剂的选用。常用的表面活性剂有: 十二烷基硫酸
形成表面能高的高分子**材
料, 以提高疏水材料的亲水性。 如在膜材料的应用中, 憎
水性的 PVC 膜材料与聚异丁烯- 马来酸酐共聚物( I B
- co- MH)共混以改善PVC 的亲水性[ 3 ]
。
2 . 2 . 2　高能辐射改性法
利用等离子、 A射线、 C射线、 紫外线等高能源对疏
水性**高分子材料表面进行辐射改性的方法称为高
能辐射法。一般高能辐射改性法可分为三种: ①依靠非
聚合性气体的高能照射; ②采用聚合性气体形成聚合
膜; ③依靠高能照射。 通常改性分两个阶段: **阶段使
基础材料生成活性点, *二阶段使材料照射后与单体接
触, 发生接枝聚合, 以此改善疏水**高分子材料的表
面亲水性。如 Kur iaka 等
用N - 乙烯基吡咯烷酮
3 . 1　膜材料的表面亲水性改善
随着膜技术的发展, 人们对膜材料的要求越来越
高, 膜分离过程既要有高的渗透性又要有高的选择性,
通常可通过膜材料的表面改性来控制膜与渗透物间的
亲和性, 从而达到渗透性与选择性的统一。目前常用的
膜材料有CA、 PSF、 PA、 PVC 等, 其中 PSF、 PVC 较为
疏水, 要通过化学改性和物理改性的方法对它们进行亲
水性改善。
膜材料化学改性包括材料的共聚、 接枝、 表面氧化
法及表面活性剂改性法,
用接枝法将丙烯酸、 丙烯酰胺聚合在PVDF 分子
上以改善其亲水性;
用化学改性法研制新型
高分子材料 PEK- C, 在保留了 PEK 分子原有性能的
基础上增加了酞基基团, 提高了材料的亲水性;
大大提高了材料的水润湿
性;
则在氧化剂存在下用强碱处理

膜材料的物理改性方法有共混法及等离子法。
研究在疏水性的PVC 膜材料中, 共混不同的
PMMA ,VC- CO- V ac亲水聚合物, 可不同程度地增大材料
的亲水性;
将 PVC? I B- CO- MH 共混制备合金
超滤膜, 随 I B- CO- MH 比例的增大, 膜的表面能增加, 亲
水性增大;
将疏水性聚醚砜与磺化醚酮合金化,
改善了膜的亲水性;
以聚砜为基材共混入聚
原酸酯- b- 乙二醇, 制备出亲水性大有改善的聚砜膜
材料; 
用等离子聚合法在 PTFT 基膜上产
生聚四乙烯基吡啶沉积, 以提高材料的亲水性。
3 . 2　纤维表面亲水改善
聚丙烯纤维等化纤材料具有质地轻、 强力高、 弹性
好、 耐腐蚀、 **等优点, 其*特的芯吸效应使其成为
很好的织品材料, 但由于这类材料的亲水性能差, 不能满
足织品吸水量大、 吸收快等要求, 通常需要改性。
化纤材料的表面亲水改善方法很多, 如共聚法、 接枝
法、 表面活性剂法、 共混法及高能改性法等
将
细旦聚丙烯纤维经电子辐照后, 与丙烯酸接枝, 扩大了纤
维的比表面积, 大大提高纤维的吸水性;
通
过大气低温等离子体处理引发丙烯酰胺对聚丙烯纤维进
行接枝聚合, 产生亲水基团, 改善纤维的亲水性
指出: 目前英国已开发出一种稳定态的放电等
离子体反应器, 在常压下利用CO 2、 H2 或O2 反聚丙烯的
烃基变为羰基、 羧基、 羟基等极性基团, 可以明显提高纤
维的亲水性; 也有在酸性条件下, 用次氯酸钠对纤维进行
氯化作用, 可将氯接枝到纤维聚合主链上, 可提高材料的
8 8吸水性
; 日本宇部日东化成将聚丙烯与流动石蜡混合,
经过处理后可制备出多孔性微孔聚丙烯纤维, 较大地提
高了纤维的吸水性;
用硫酸铬或铬酰氯对聚
丙烯纤维进行化学氧化改性, 增加材料的亲水性。
4　非极性树脂塑料类材料的亲水改善
聚乙烯、 聚丙烯、 聚苯乙烯、 聚四氟乙烯、 硅橡胶等
非极性材料在塑料行业、 水性涂料等方面用途广泛, 这
类材料的疏水性使其在与其它材料的粘合方面十分困
难, 往往要通过表面改性提高它们的使用效果。

采用ECR 等离子体和萘钠溶液腐蚀的物
理、 化学方法分别对PTFE 基复合材料进行表面放电或粗
化处理, 可适量的改善材料的亲水性; 
用强氧
化剂对聚丙烯填料表面化学改性, 发现材料的润湿和传质
性能都有显著提高; 
用OP 乳化剂与聚丙烯共混
得到亲水性较好的材料;
叙述了聚苯乙烯粉末和
丙烯酰胺、 甲基丙烯酸- A - 羟基乙酯在等离子体照射下
接枝生成亲水性好的材料的反应与机理。
结论
运用化学方法和物理方法可对疏水性**高分子
材料进行不同程度的亲水性改善, 有利于这类材料在膜
分离、 塑料粘合、 水性涂料、 各种织品等方面的运用, 为
疏水性**高分子材料的性能进一步完善开辟了一条
新路, 并有着广阔的发展前景。





运用接触角测定仪测试材料特性

晟鼎精密仪器


东莞市晟鼎精密仪器有限公司专注于接触角测定仪,水滴角测试仪,等离子清洗机,干式超声波除尘等

• 词条

  词条说明

• 应力仪的功能优越、应用范围及注意事项

  应力仪可对透明及弱色材料的双折射率进行检测，并通过Senarmont补偿法计算出光程误差不**过10nm的双折射率的值。并通过偏振光对双折射率的分布进行检测分析。折射率的分布和大小直接反应出材料应力的分布与大小。 当材料在外力作用下不能产生位移时，它的几何形状和尺寸将发生变化，这种形变称为应变（Strain）。材料发生形变时内部产生了大小相等但方向相反的反作用力抵抗外力，定义单位面积上的这种反作用

• 疏水性离子材料表面亲水性的研究

  疏水性**高分子材料表面亲水性 **高分子材料可广泛应用于纺织、 医药、 建筑等 行业, 一直受到人们的重视。 在实际工作中, 疏水性** 高分子材料由于表面的非极性, 致使其与水溶液的润湿 不理想, 从而给材料的用途带来许多局限, 例如: 用于纺 织工业中的绦纶纤维由于材料表面的疏水性导致其织 品不能吸收人体的汗液, 不利于做衣物; 用做隐形眼镜 的硅橡胶材料若不能与人眼中水溶液很好的亲和, 将

• 晟鼎接触角测量仪 接触角测量仪新标准

  什么叫接触角测量仪？ 当液体在固体表面达到平衡时，固、液、气三相交界处之间的夹角称为接触角。晟鼎接触角测量仪就是用于测量接触角的角度。 晟鼎接触角测量仪包括： SDC-100视频光学接触角测量仪、 SDC-200半自动接触角测量仪， SDC-500全自动接触角测量仪, SDC-800大平台接触角测量仪， SDP-300便携式光学接触角测量仪, SDC-1500高温真空接触角测量仪, 以及等离子清

• 表面张力仪的定义说明

  **用于测量液体表面张力值的**测量/测定仪器，通过白金板法（分吊片法以及白金板法而不同）、白金环法、气泡法、悬滴法、滴体积法以及滴重法等原理，实现液体的表面张力值的测量。同时，利用软件技术，可能测得随时间变化而变化的表面张力值。 表面张力仪根据所使用的技术不同，按测试原理可分为如下几类： 气泡压力法 这也是测定液体表面张力的一种较常用的方法,测定时将一根毛细管插入待测液体内部,从管中缓慢地通入