功能化聚乙烯薄膜地制备及性能.doc

功能化聚乙烯薄膜的制备及性能 1、相关定义 1.1、可降解塑料的定义及分类 1.2.1 降解塑料的定义1.2.1 降解塑料的定义 至今世界上还没有降解塑料统一的国际标准化定义,但美国材料实验协会 (ASTM)通过的有关塑料术语的标准ASTMD 883-92对降解塑料所下的定义是:在 特定环境条件下,其化学结构发生变化的塑料。这个定义基本上和国际标准 IS0472(塑料术语及定义)对降解和劣化所下的定义相一致[ 1]。降解塑料是指一类 其制品的各项性能可满足使用要求,在保存期内性能不变,而使用后在自然环境 3 条件下,能降解成对环境无害的物质的塑料。 美国国家环保局和全美降解学会的专家认为,必须具备下面3个基本特征才 能称其为降解塑料(或降解树脂): (1)该塑料在自然界受到阳光、氧、潮湿、微生物等条件的影响,在较短的 时间内,其外观发生明显的变化(例如,从制品袋、制品盒变成粉末,并进一步 消失的过程);力学性能也会明显降低甚至完全丧失。 (2)该塑料在上述条件下,分子量应大幅度下降(例如,由降解前的十几万或 几十万,下降到一万或以下。 (3)该塑料上述条件下,化学结构发生重大的改变,产生大量的含氧化合物(如 酮、醛、酸、酯、过酸过酯、氢过氧化物)等。 只有出现上述的这些变化,降解后产生的小分子含氧化合物才可能被微生物、 菌类吞食,并放出二氧化碳和水,从而达到使塑料降解的目的[ 2]。 综上所述,降解塑料能减少白色污染,有显著的经济效益和社会效益,为此高 效的降解塑料的研究开发已成为塑料工业界、包装工业界以及环保界的重要发展 战略,而且成为全球瞩目的研究开发热点。同时随着人们对这类材料的认识,以及 环保意识的不断提高,此类材料将有极其广阔的前景。 1.2、响应性膜的定义 。通常,这些功能性”聚 合物刷”的材料就是智能凝胶或聚电解质。此类环境响应性膜既保留了基材膜的 高机械强度和稳定性,又兼备了快速的环境刺激响应速度,近 10 年来,它迅速发 展成为一个新研究领域,引起广大研究者的兴趣。环境响应型智能膜是基于仿生 材料而发展起来的一类新型功能膜,它在生化物质的分离提纯、人工器官、药物 控制释放、水处理、化学传感器或化学阀和仿生科学等领域具有潜在的应用前景。 但是,环境响应型智能膜的研究中还存在一些亟待解决的问题,比如构筑一些新 概念的智能响应性膜,从机理入手提高膜的响应特性,开发多重响应性和具有仿 生功能的膜材料和膜系统,以及探索高效和大规模制备智能膜的方法和工艺等。 目前,研究者们正在围绕这些目标进行深入的研究,随着研究的不断深入,环境 响应型智能膜不论在理论发展、还是在应用开发方面都会取得长足的进步,必将 成为一类极具魅力的功能膜。 环境响应型智能膜是在基材膜的表面或膜孔中,接枝具有环境刺激响应特性 的聚合物刷(Polymer brushes or tethered polymers)而得到的。由于接枝在膜表面和 膜孔中的聚合物刷能感知外界微小的化学、物理刺激,并改变其构象,使膜孔大 小发生变化,从而显著地改变环境响应型响应性膜的通量或截留率等参数。因此 可以通过改变接枝物性质(带电性、亲水性、疏水性等)、外界环境(温度、pH、特 定物质浓度、电、光等)、接枝位置和渗透物尺寸等因素来控制膜的响应性行为。 1.3、薄膜屈曲领域相关概念的介绍与理论分析 2.1 薄膜屈曲扩展的一些典型现象和相关概念2.1 薄膜屈曲扩展的一些典型现象和相关概念 如果在薄膜和基底间存在一块初始的剥离块,那么当压应力足够大的时候, 弹性薄膜就会发生屈曲驱动的界面脱粘.这种典型的脱粘在许多薄膜/基底系统 中都被观察到.未屈曲的膜对界面裂纹没有驱动力,在界面韧度足够低时,薄膜屈 曲以后就会导致驱动界面裂纹扩展的力,使界面裂纹向前扩展.各种形状的屈曲 驱动脱层就产生了,例如直线型,圆泡状和有波状边缘的,例如”蠕虫状”,”电话 线型”水泡.下面列出了几种在实验中经常观察到的的屈曲现象 (a)直线型屈曲 (b)圆泡状屈曲 (c)电话线型屈曲 图 2-1 三种常见的薄膜屈曲模式图 1.4、多孔材料的定义及分类 简而言之,多孔材料就是具有大量空隙的材料,它必须具有两个要求:一 是有大量的空隙分布在材料内;二是空隙必须满足某些使用条件或者某种性能 要求[16]。材料使用过程中都经常遇到的空洞、裂隙等以缺陷形式存在的孔隙, 他们则降低材料的使用性能,这是材料的设计者和使用者所不希望出现的功能 相。根据孔隙形态和连续固相形态将非闭孔多孔材料分成三类,其中第一类被 称为”蜂窝材料”,它是连续固体作多边形二维排列,而孔隙呈柱状,被分隔存 9 在,与蜜蜂的六边形巢穴类似;第二类被称为”开孔泡沫材料”,它是有三维网 状结构的连续固体形成的孔隙相互贯通的多孔材料;第三类