聚合物表面辐射接枝改性研究进展-上海应用物理研究所.pdfVIP

维普资讯 第24卷 第 1期 辐 射 研 究 与 辐 射 工 艺 学 报 Vo1．24，No．1 2o06年2月 J．Radiat．Res．Radiat．Process． February2006 聚合物表面辐射接枝改性研究进展 侯铮迟 谢雷东 盛康龙 (中国科学院上海应用物理研究所 上海 201800) 摘要 辐射接枝是聚合物表面改性的重要方法之一。本工作讨论了接枝单体和基材的性质、溶剂、酸、阻聚 剂以及其它添加剂对聚合物辐射接枝反应的影响，介绍了利用光学显微镜、扫描电子显微镜原子力显微镜、 凝胶色谱、x射线光电子能谱、拉曼光谱、红外光谱等所取得的接枝条件对接枝层的形态结构及接枝链长短 研究结果。对近年来出现的能精确控制接枝链分子量和结构的活性聚合方法也作了简单介绍。 关键词 聚合物，辐射接枝，表面改性 中图分类号 O644．2 聚合物材料具有优良的综合性能，广泛应用于 大部分高分子辐射接枝反应都按照 自由基聚合机理 生产、生活的各个领域。在实际应用中，聚合物材 进行。许多实验结果均支持这一结论2【】，例如： 料与周围环境的相互作用主要发生在其表面，如印 (1)苯醌对离子聚合反应没有影响，但对辐射 刷、吸附、粘结、摩擦、涂装、染色、电镀、防雾、 聚合反应有抑制作用。甚至用有利于离子聚合反应 防腐蚀、耐老化、表面电导、表面硬度等许多应用 的硝基苯作溶剂时，抑制辐射聚合的效果仍十分明 场合，都要求聚合物材料有适当的表面性能。因此， 显 。 聚合物材料不仅应具有良好的内在性能，也应具有 (2)辐射接枝反应对氧气十分敏感 (氧是自由 良好的表面性能。然而，几乎没有哪种聚合物能同 基的俘获剂，它与自由基反应可以生成过氧化物)o 时具有良好的本体性能和表面性能。大多数聚合物 (3)用y射线或电子束引发等摩尔比的甲基丙 的表面能较低，存在表面惰性和疏水性、对水不浸 烯酸酯与苯乙烯的共聚反应，苯乙烯在共聚物中的 润、对胶粘剂或涂料的粘附强度低、或染色性差等 含量都近似等于50％。此体系的共聚物中的苯乙烯 不足之处，其应用范围也因此受到限制。要改善其 含量，取决于聚合机理。自由基聚合机理，苯乙烯 表面性能，往往须作聚合物表面改性。辐射引发聚 在共聚物中的含量为50％；而阳离子或阴离子聚合 合物接枝，诞生于20世纪50年代 】【】，是聚合物表 机理，苯乙烯在共聚物中的含量分别为99％和1％。 面改性的重要方法之一。 (4)y射线能使水溶液中的丙烯腈发生接枝聚 本工作将对聚合物表面辐射接枝改性研究的一 合反应，而一般认为丙烯腈在水溶液条件下不会发 些重要进展加以概述，并就其发展方向提出初浅意 生离子聚合。 见。 (5)在辐射接枝反应的初始阶段，接枝聚合速 率常常正比于剂量率的平方根，这是典型的自由基 1 自由基引发与离子引发接枝聚合反应 聚合特征，因为生成自由基的浓度取决于剂量率。 电离辐射与有机物质相互作用可以同时产生自 然而，在某些特殊条件下，如干燥气氛、低温、 由基、阴离子和阳离子，原则上说，辐射接枝聚合 极高剂量率等，异丁烯、苯乙烯、正丁基乙烯醚等 由这三种活性中间产物引发都是可能的。但是自由 单体的接枝反应会按照阳离子聚合机理进行3【；而 基、阴离子和阳离子都是不稳定的活性中间产物， 另一些单体，如苯基乙炔、乙烯基吡啶等，则会按 它们一旦生成，彼此之间就开始迅速的相互复合。 照阴离子聚合机理进行H】。与