论文部分内容阅读
介质阻挡放电是大气压环境下产生等离子体的有效方法,近年来等离子体技术用来对一些材料进行改性,通常有等离子体表面处理、等离子体表面聚合及等离子体表面接枝,在现代化、大规模的连续工业生产中具有十分广阔的应用前景。介质阻挡放电由无数的微放电组成,这些微放电在时间上和空间上无规则分布,弥漫于整个放电空间。均匀的介质阻挡放电,看起来就像真空条件下的均匀放电,能够产生比较均匀的等离子体,这对表面均匀性要求较高的材料表面改性是十分必要的,也是近年来研究的热点。文中阐述了介质阻挡放电的放电机制和均匀放电产生的有利条件,分析了极板间隙与放电参数的关系,给出了极板间隙与放电参数的关系图以及对放电参数的优化。对常压介质阻挡放电聚合沉积聚(N-异丙基丙烯酰胺)(PNIPAAm)和2-甲基-2-丙烯酸-2-(2-甲氧基乙氧基)乙酯与聚(N-异丙基丙烯酰胺)(MEO2MA-NIPAAm)的温敏聚合物进行了较为系统的研究。采用自行设计的常压介质阻挡放电连续处理装置,在全封闭环境,电极间隙为4mm的条件下进行实验。首先,在常压介质阻挡放电条件下采用气体携带溶液的方法对载玻片和聚苯乙烯(PS)培养皿基底表面进行改性,并对改性效果进行了研究。实验结果表明放电形貌均匀、没有丝状放电现象,放电电流和电压的曲线为正弦曲线。从扫描电子显微镜(SEM)图像中可以得知,处理后的载玻片和聚苯乙烯培养皿表面变的粗糙,说明PNIPAAm聚合沉积在了基底表面。傅里叶红外光谱(FT-IR)测试得出的红外光谱图中可以看到有C=O伸缩振动峰和N-H弯曲振动峰的波数,从而可以得出有PNIPAAm。X射线光电子能谱(XPS)测试表明在400.6eV处出现了Nls峰,在288.5eV处出现N-C=O,说明在聚苯乙烯培养皿上有PNIPAAm存在。最后用白行设计的变温接触角仪测试不同温度下的基地表面接触角的大小,从变温接触角的图中可以看到,随着温度的升高,样品表面的接触角是减小的,到32℃达到最小,在32℃之后就呈现出升高的趋势。其次,在N-异丙基丙烯酰胺(NIPAAm)溶液中加入不同比例的交联剂2-甲基-2-丙烯酸-2-(2-甲氧基乙氧基)乙酯(MEO2MA),研究了不同比例交联剂下用常压介质阻挡放电对基底表面的处理效果。从SEM图像可以看到在载玻片和PS培养皿基底表面沉积了新型物质,且从载玻片的SEM图像中看到紧密的“米粒”状物质。从红外光谱图中可以分析,在基地上确实聚合沉积了MEO2MA-NIPAAm物质。经不同交联剂含量的溶液处理后的载玻片的表面的接触角随温度的变化关系图中可以看出在35℃时的接触角是最小的,而且含交联剂5%的溶液处理得到的样品接触角测试的效果是最佳的。最后,考虑到这些温敏高分子材料的最低临界溶解温度(LCST)接近于人体的温度,本论文研究将NIPAAm溶液和加交联剂的NIPAAm溶液分别应用到纺织材料上(涤纶机织布(PET)和聚对苯二甲基丁二醇酯无纺布(PBT)),并对其处理效果进行分析。接触角实验证明,经过常压等离子体聚合PNIPAAm(或MEO2MA-NIPAAm)的PBT无纺布和PET织造布表面润湿性能得到明显提高；采用自行设计的透水实验装置对处理前后的纺织材料进行水通量的测试,透水实验表明,用常压等离子体聚合PNIPAAm的纺织材料的透水性能在32℃附近发生了“飞跃性”的突变,而用常压等离子体聚合MEO2MA-NIPAAm的纺织材料的透水性能在35℃附近发生突变。加了交联剂之后的纺织材料的透水性能明显提高。SEM图像可看出处理后的纺织材料表面变的粗糙。常压介质阻挡放电将这些温敏溶液应用到纺织材料会有一个广阔的应用前景。