[發明專利]一種通過熱氣體和超聲波對高分子材料進行改性的方法及裝置

無效

• 申請號: 201210106389.9
• 申請日: 2012-04-12
• 公開（公告）號: CN102634053A
• 公開（公告）日: 2012-08-15
• 發明（設計）人: 王美怡;王華山
• 申請（專利權）人: 北方民族大學
• 主分類號: C08J7/00
• 分類號: C08J7/00
• 代理公司: 寧夏專利服務中心 64100
• 代理人: 趙明輝

技術領域

本發明涉及一種通過熱氣體和超聲波對高分子材料進行改性的方法及裝置，尤其是利用加熱的氣體在高能超聲的作用下，脅迫受熱的高分子材料表面或部分基材鏈段或大分子鏈發生運動，實現對材料進行處理的方法及所用的裝置。

背景技術

高聚物的結構包括高分子鏈的各級結構及聚集態結構。前者是指高分子內的相互作用達到平衡時，一個分子鏈中原子或基團或鏈段的幾何排列，后者指大分子間的相互作用達到平衡時分子鏈間的幾何排列。對高分子材料而言，上述不同結構的形態將影響聚合物材料的宏觀性能。通常，加工中的高分子材料微區過程參數的不均勻性，使得材料的各部分的微觀結構不同，從而會導致材料各部分不均勻，進而形成敏感缺陷或與希望的性能不一樣。對于加工好的塑件進行后處理，使基材性能均化或按照理想目標進行調節，是具有重要意義的加工過程。

通常，人們為了消除高分子材料制品加工過程中的微區的不均勻性，通常采用的方法是在加工過程中嚴格控制過程參數，或進行回火等后處理工藝，以消除材料中的敏感缺陷。為了使高分子材料制品達到理想的目標，如表面功能化，采取的方法是表面化學改性、表面蒸鍍、表面復合或涂飾等。對于在加工過程中控制參數，引入超聲、振動等外場，目前文獻來看都是為了提高高分子材料的塑化性能，即在融化或溶解狀態進行材料均化，材料在后序的織態形成過程中依然會引起缺陷。這類處理方法并不是針對制品的。對于目前的表面處理工藝，都不是針對材料基材本體進行功能強化或改進，只是在材料表面進行了附加或淺層化學反應。對于熱處理工藝，也是依賴材料在自身的分子鏈段運動，消除內應力，降低缺陷敏感度，并不是一種主動調節方法。

總之，目前并無對高分子材料成型為產品后的基材進行分子鏈、聚集態結構或基材成份重新主動調控的方法和設備。

發明內容

本發明的目的之一是提供一種通過熱氣體和超聲波對高分子材料進行改性的方法，能夠實現改變高分子材料的各種性能，例如表面硬度、疏水性、拉伸強度等的目的；

本發明的目的之二是提供一種能夠實現上述方法的裝置。

一種通過熱氣體和超聲波對高分子材料進行改性的方法，其特別之處在于，包括如下步驟：將待處理高分子材料置于密閉容器中，然后通入氣體，在一定壓力和溫度條件下，啟動超聲波對該材料進行處理，處理完畢后取出即可。

其中氣體是通常狀態氣體、液體揮發氣體和固體升華氣體中的至少一種。

其中氣體是氧氣、氣態乙醇和氣態碘中的至少一種。

將高密度聚乙烯注塑材料置于密閉容器中，然后通入氬氣，在氣體壓力0.15Mpa條件下，升高溫度并恒溫至55℃保持5分鐘，啟動超聲波對材料進行處理，處理時間20min，超聲頻率40KHz，功率200w，處理后使材料表面硬度增加。

將蛋白質膜置于密閉容器中，通入乙醇氣體，控制氣體壓力0.15Mpa，在溫度55℃恒溫5分鐘，啟動超聲波對蛋白質膜進行處理，處理時間15min，超聲頻率20KHz，功率100w，處理后真空除去乙醇，處理后使樣品表面由疏水變為親水。

將玻纖增強PP材料置于密閉容器中，通入N₂氣體，控制氣體壓力0.2Mpa，在溫度65℃下恒溫10min，啟動超聲波對材料進行處理，處理時間15min，超聲頻率40KHz，功率200w，處理后使樣品平均拉伸強度增高。

一種通過熱氣體和超聲波對高分子材料進行改性的裝置，其特別之處在于：包括通過管路相互連通的氣體混合腔和熱氣體超聲處理裝置空腔，并且在該管路上安裝有調節閥，在前述氣體混合腔和熱氣體超聲處理裝置空腔內均各自安裝有氣體換熱器單元，該兩個氣體換熱器單元均與控制臺電連接；在前述氣體混合腔和熱氣體超聲處理裝置空腔內均各自安裝有溫度傳感器，該所有溫度傳感器均與控制臺電連接；在熱氣體超聲處理裝置空腔上還安裝有超聲發生裝置，另外在氣體混合腔上設有進氣口，在熱氣體超聲處理裝置空腔上設有排氣口。

其中氣體混合腔上的進氣口有3個，該3個進氣口分別與管路連接，在其中每一個管路上均設有進氣閥，而熱氣體超聲處理裝置空腔上的排氣口有1個，該排氣口與管路連接，在管路上設有排氣閥。

本發明方法是一種對高分子材料產品的基體內部或表面進行結構形態調節或成分調節的方法，在適當的溫度、壓力和熱氣體及超聲的共同作用下，通過不同參數調節可以達到改變高分子材料的各種性能，例如表面硬度、疏水性、拉伸強度等的目的。而采用本發明的裝置能夠實現上述方法。

附圖說明

附圖1為本發明中裝置的結構示意圖。

具體實施方式