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《天津大学》 2012年
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低温等离子体在聚合物表面改性和引发聚合中的应用

闫达  
【摘要】:低温等离子体作为高效、环保的现代物理技术被广泛应用到聚合物的表面改性、引发接枝和引发聚合等领域,凭借其反应快速,对基体物理性能无伤害和特殊的反应动力学等优点,引起国内外广大学者的兴趣和关注。 本文首先在真空条件下采用N_2+H_2,Ar+O_2,NH_3+O_2等离子体对聚己内酯(PCL)电纺膜进行亲水性改性,以研究亲水性对基体的细胞相容性及形态的影响;通过添加羟基磷灰石纤维(HA)或添加剂等方法制备了较高力学性能的电纺膜。利用常压等离子体对聚四氟乙烯(PTFE)进行表面改性并引发苯乙烯和甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)接枝和直流常压等离子体对PCL电纺膜进行改性。最后利用介质阻挡放电(DBD)在常压条件下引发了苯乙烯/马来酸酐的共聚合反应,研究了共聚物结构和溶剂对反应过程的影响。 真空等离子体对PCL电纺膜的表面改性研究表明,三种等离子体在材料表面均引入了含氧或(和)含氮极性基团,随着处理时间的延长,材料表面亲水性逐渐提高,并以此得到不同亲水性的电纺膜。在细胞活性研究中发现,等离子体种类对细胞活性的影响不显著,而亲水性对细胞活性影响显著,尤其在培养初期。制备了二维取向的薄膜,并发现纤维取向能够引导细胞的形态。HA纤维的加入对PCL纤维力学性能没有提升,而表面活性剂的添加能够提高电纺膜的最大拉伸强度达3倍以上,原因是表面活性剂的加入导致PCL基体在拉伸过程中的结晶度和分子链段的取向度提高。添加浓度较高的表面活性剂后,由于纤维表面电荷密度的提高,导致电纺膜分层的出现。同时发现,随着接收距离的延长,纤维结晶度逐渐提高,最初阶段是影响纤维结晶度和分子取向的关键时期。 常压等离子体表面改性PTFE样品后,表面粗糙程度增加,同时引入了含氧极性基团。在有引发剂的存在下,等离子体改性后的PTFE表面能够引发GMA在其表面接枝并形成有取向性的条纹。热处理后条纹解取向,表明样品制备过程中的拉伸导致是导致条纹取向的主要原因。采用直流常压等离子体对PCL电纺膜进行表面改性,改性效果并不明显,火焰温度较高。 常压条件下利用DBD放电引发聚合了苯乙烯-马来酸酐共聚物,证明共聚物的分子链化学结构以交替为主,同时含有少量的无规结构。使用丙酮作为溶剂时,随着后聚合时间的延长,产率和分子量逐渐上升,而使用二甲苯做溶剂时,后聚合时间对产率和分子量几乎没有影响。
【学位授予单位】:天津大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:O631.3

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【参考文献】
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