过氧化氢等离子体处理改性聚合物表面文献综述
2020-04-10 14:38:48
背景
膜分离技术具有低能耗、分离效率高、过程简单、不污染环境等优点,是解决当代及未来的资源、能源和环境问题的重要高新技术,并将对21世纪的工业技术起着深远的影响。近20年来膜分离技术发展迅速,其应用已从早期的脱盐发展到化工、食品、医药、生化、环保等领域[1]。
在微滤、纳滤、超滤、反渗透等分离过程中,聚合物多孔膜被用作主要的材料。正是由于在使用过程中,污染物容易吸附到膜表面和膜孔内壁上,堵塞膜孔,造成膜的污染。尤其是不可逆污染严重影响了多孔膜的使用寿命,从而限制了多孔膜材料的使用,并且频繁的清洗将逐渐降低膜的使用效率。因此,为了满足工业上的各种用途,制备稳定性高、亲水性更好的聚合物多孔膜显得尤为重要。为了更好的了解和去制备持久性好的聚合物多孔膜,我们在水的基础之上来研究过氧化氢等离子体在处理改性聚合物对其宏观性能的影响。
一. 等离子体概述
等离子体是在特定条件下使气体部分电离而产生的非凝聚态体系。它是由中性的原子或分子、激发态的原子或分子、自由基、正负离子、电子,以及辐射光子组成。体系内部正负电荷数量相等,整个体系呈电中性。这种状态有别于固、液、气三态,被称为物质存在的”第四态”,是宇宙中大多数物质的存在状态[2]。等离子体是一种电离的气态物质,其中电子、正负离子、中性粒子等的含量大致相等,能量较高,易与其他物质起物理、化学反应。等离子体处理法。其有以下优点:(1) 对所处理的材料无严格要求,材料表面处理的均匀性较好;(2) 对材料表面的作用仅涉及几到几百纳米,材料表面性能改善的同时,对基体性能影响较轻;(3) 有较高的能量密度,能够产生活性成分引发材料表面发生物理化学变化,并能赋予改性材料表面各种独特的性能;(4) 反应温度低,节省能源,满足节能和环保的要求。
二. 等离子体表面改性的原理
等离子体表面处理是指非聚合性气体的等离子体对聚合物膜表面的物理的或化学的作用过程。
非 聚合性气体包括非反应性气体和反应性气体。非反应性气体指He 、Ar 等惰性气体,以这类气体的等离子体处理时,惰性气体原子并不与聚合物链结合。反应性气体指一些无机气体或易挥发的无机化合物,常用的有O2 、N2 、CO2 、H2O、NH3 、SO2等。与非反应性的惰性气体不同,以反应性气体的等离子体处理时,气体原子可以结合到聚合物链上,在聚合物链上形成相关的官能团。在等离子体的处理过程中,等离子体的自由基、离子、电子等高能态粒子与材料的表面作用,通过刻蚀与沉积作用,使聚合物链发生断链、降解和交联等反应,在材料的表面产生极性基团。同时还可在聚合物链上产生自由基等活性基团,接触空气,这些自由基可以与氧气反应,在膜表面形成过氧或氢过氧等极性基团,实现了膜表面的亲水化处理。
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