[發明專利]一種基于二氧化碳等離子體的疏水性聚合物材料表面親水改性方法

在審

• 申請號: 202210825169.5
• 申請日: 2022-07-14
• 公開（公告）號: CN115073795A
• 公開（公告）日: 2022-09-20
• 發明（設計）人: 羅杰;馬佑燁;張海琛;陳宛涓;余明光;戶華文
• 申請（專利權）人: 佛山科學技術學院
• 主分類號: C08J7/12
• 分類號: C08J7/12;D06M10/02;D06M10/06;C08L23/06;C08L67/00;C08L27/18
• 代理公司: 北京東正專利代理事務所(普通合伙) 11312
• 代理人: 劉瑜冬

本發明公開了一種基于二氧化碳等離子體的疏水性聚合物材料表面親水改性方法，該方法包括：步驟一：采用高壓空氣等離子體噴槍將等離子體射流噴射于疏水性聚合物材料表面，得到清洗后的疏水性聚合物材料；步驟二：將清洗后的疏水性聚合物材料置于等離子體處理裝置中，將等離子體處理裝置抽真空，然后通入第一混合氣體，控制氣體流量，調節等離子體處理裝置內的氣壓，當等離子體處理裝置內的氣壓穩定后，啟動電源，對聚合物材料表面進行等離子體改性處理，得到預改性材料；步驟三：關閉等離子體處理裝置的電源，將預改性材料在等離子體處理裝置中靜置，即得。該發明的方法處理后的聚合物材料表面具有良好的親水性，還能實現二氧化碳的活化再利用。

技術領域

本發明涉及材料改性技術領域，具體涉及一種基于二氧化碳等離子體的疏水性聚合物材料表面親水改性方法。

背景技術

等離子體表面處理技術是通過一定能量激發氣體分子，使氣體離解成電子、離子、自由基和其他亞穩態都等激發態，與材料表面發生碰撞，破壞共價鍵，產生自由基，活化材料表面。而活化的材料表面可與激發氣體相結合，在表面產生化學活性基團。目前等離子體表面處理技術廣泛用于電鍍、涂層、油墨行業，增加與基材之間的結合力。一些研究者利用等離子體對竹材表面進行了等離子體改性，發現等離子體處理可以有效降低竹材表面對水的接觸角，但是隨著時間的延長，接觸角表面會慢慢恢復。申請者也對等離子體技術封裝做過研究，發現等離子體可以活化任何物質表面，但是活化基團會隨著時間推移發生湮滅。因此，為了得到親水性較好的材料表面，一些研究者采用等離子體接枝技術，將親水單體或聚合物在經過等離子體活化后的疏水表面進行接枝聚合，得到的材料表面具有較低的接觸角。Han等用常壓氦氣等離子體電離二甲基丙烯酸三甘醇酯后產生的蒸汽處理長石質陶瓷，結果顯示經等離子體射流處理后的陶瓷表面含羥基自由基，親水性得到了提高。

二氧化碳是一種非常穩定的分子，比較難進行激發后再反應。以二氧化碳為主的溫室氣體排放導致的全球氣候變暖，正嚴重威脅著人類的生存和可持續發展，是當前人類面臨的重大全球性挑戰之一。與此同時，我國現階段改善環境質量的任務依然嚴峻，近些年已經有很多研究專注于二氧化碳的吸附和能源化再生利用。其中，以等離子體技術催化分解二氧化碳的研究成為二氧化碳能源化研究的熱點之一，但是目前得到一氧化碳或甲烷轉化率均不理想，二氧化碳的利用率不高。研究發現，二氧化碳是作為電子受體被活化，將二氧化碳與氧氣或氬氣等稀有氣體共混可以一定程度提高二氧化碳的分解效率。聚合物材料受到離子轟擊后會失去電子，產生一些活化基團，也會在加速二氧化碳分解的同時，有利于活化后的二氧化碳與材料表面發生共價鍵合，從而在材料表面形成永久性的親水基團。本申請旨在將二氧化碳活化再利用，在材料表面產生更多親水基團，從而減少二氧化碳在環境中的排放。

發明內容

本發明的目的在于提出一種二氧化碳氣氛的真空等離子體表面親水改性技術，利用高頻電將二氧化碳電離，既能實現疏水性聚合物薄膜表面親水改性，又實現二氧化碳的再利用，減少二氧化碳的排放。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

本發明提供了一種基于二氧化碳等離子體的疏水性聚合物材料表面親水改性方法，該方法包括如下步驟：

步驟一：采用高壓空氣等離子體噴槍將等離子體射流噴射于疏水性聚合物材料表面，得到清洗后的疏水性聚合物材料；

步驟二：將清洗后的疏水性聚合物材料置于等離子體處理裝置中，將等離子體處理裝置抽真空，然后通入第一混合氣體，控制氣體流量，調節等離子體處理裝置內的氣壓，當等離子體處理裝置內的氣壓穩定后，啟動電源，對聚合物材料表面進行等離子體改性處理，得到預改性材料；

步驟三：關閉等離子體處理裝置的電源，將預改性材料在等離子體處理裝置中靜置，即得。

進一步地，所述步驟二中，第一混合氣體包括二氧化碳與第二混合氣體，第二混合氣體與二氧化碳的體積比為（0-5）：（95-100）。

進一步地，第二混合氣體為氧氣或稀有氣體。