聚四氟乙烯膜表面接枝聚乙烯基吡啶研究毕业论文.doc

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1、 密级： 科学技术学院 SCIENCE & TECHNOLOGY COLLEGE OF NANCHANG UNIVERSITY 学 士 学 位 论 文THESIS OF BACHELOR（20092013年）题 目 聚四氟乙烯膜表面接枝聚乙烯基吡啶研究 学 科 部： 理工学科部 专 业： 高分子材料与工程 班 级： 091班 学 号： 701109013 学生姓名： 指导教师： 起讫日期： 2013.022013.06 南昌大学 科学技术学院学士学位论文原创性申明本人郑重申明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个

2、人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式表明。本人完全意识到本申明的法律后果由本人承担。作者签名： 日期：学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权南昌大学可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于保 密 ，在 年解密后适用本授权书。不保密 。（请在以上相应方框内打“” ）作者签名： 日期：导师签名： 日期： 目录摘要A Abstract1

3、、引言12、实验部分42.1 实验仪器和试剂42.2 实验步骤52.2.1 试剂处理方法52.2.2 聚四氟乙烯膜接枝的处理过程62.2.3 表征方法73、结果与讨论93.1 PTFE膜表面的接触角变化93.2 PTFE表面ATR FT-IR红外分析.134、结论.14参考文献.15致谢16聚四氟乙烯膜表面接枝聚乙烯基吡啶研究专业： 学号： 学生姓名： 指导教师： 孙 韡 摘要 聚四氟乙烯（PTFE）薄膜暴露于萘-钠腐蚀液中，脱去表层的氟而获得表面羟基，然后4,4-偶氮基-双-(4-异氰基异戊酸)与表面羟基偶联反应获得聚合所需要的表面引发基团,再利用表面自由基聚合方法在修饰后的PTFE薄膜表面

4、接枝聚乙烯基吡啶（P4VP）。接枝功能化的PTFE膜的化学组成和形态用衰减全反射傅立叶红外光谱（ATR FT-IR）进行表征；利用接触角测量仪测量润湿角,表征亲水性,结果显示表面接枝PVP后的PTFE膜接触角明显降低,由憎水变为亲水,聚合物刷和PTFE膜的共价连接赋予了含氟聚合物许多新性能。关键词: 聚四氟乙烯; 自由基聚合; 表面处理; 接触角Preparing Polymer Brushes of Polytetrafluoroethylene Films AbstractFilms of polytetrafluoroethylene (PTFE) were exposed to sod

5、ium naphthalenide (Na/naphtha) etchant so as to defluorinate the surface for obtaining hydroxyl functionality. Surface-initiators were immobilized on the PTFE films by esterification of 4,4-azobis(4-cyanopentanoic acid) (ACP) and the hydroxyl groups covalently linked to the surface. Grafting of poly

6、mer brushes on the PTFE films was carried out by the surface-initiated free radical polymerization. Homopolymers brushes of 4-vinylpyridine (4VP) were prepared by free radical polymerization from the azo-functionalized PTFE surface. The chemical composition and topography of the graft-functionalized

7、 PTFE surfaces were characterized by ATR FT-IR and atomic force microscopy (AFM). Water contact angles on PTFE films were reduced by surface grafting of 4VP.Keywords: Polyterafluoroethylene; Free radical polymerization; Contact angle1、引言聚四氟乙烯(PTFE)是综合性能非常优良的塑料，有极好的耐热、耐寒和耐化学腐蚀性，即使在高温下也不和浓酸、浓碱或强氧化剂作用,

8、因此常用作耐腐蚀性介质的衬里、加工管道、阀门等。同时，它还具有优良的介电性能，被广泛应用于电子工业作高频介电材料如雷达天线罩、波导密封窗和高频印刷电路基板等1。聚四氟乙烯( PTFE)树脂是普兰凯特( Plankett)博士于1938年发明并由Du Pont公司于1950年正式投入工业化生产。PTFE具有优异的、特殊的物理化学特性，在化工领域及其他一些相关行业应用相当广泛。但是，由于PTFE的一些固有缺陷，特别是其较大的冷流性能和较差的加工性能，使它的应用受到一定限制。因此，深入研究PTFE的性质，改善其加工性能，开发新型PTFE复合材料，已成为目前PTFE的主要研究和发展方向。国外PTFE及

9、其改性材料经近40年的应用研究，已有众多成熟的应用领域，同时，新的应用领域还在不断开拓，PTFE摩擦学领域还在进行深入系统的研究。我国PTFE的生产和应用已具有一定基础，但与国外先进技术相比尚有差距，PTFE的改性研究和加工成型技术还有待不断完善。我国PTFE的生产和应用已具有一定基础，但与国外的差距尚很大，特别是 PTFE的改性研究和加工成型工艺研究更待深入进行，同时应深入研究PTFE在各方面的应用2。聚四氟乙烯是以碳原子链为骨架，链周围被氟原子包围的结构。由极强的C-F键（键能为48503 kJ/mol，约50 eV）和被原子所强化的C-C键（键能为34506 kJ/mol约305 eV）

10、组成的线型高分子，具有完全对称结构。由于PTFE结构规整，表面能极低，此外，PTFE氟原子的电负性极大，加之四氟乙烯单体具有完美的对称性而使PTFE分子间的吸引力和表面能极低，表面湿润性能差，不易被胶粘剂润湿，成为塑料家族中的最难粘者。PTFE之所以难粘接，从它的物理性质上分析，主要有以下几个方面的原因3：(1)表面能低，接触角是所有材料中最大的，所以润湿性很差，胶粘剂不能充分润湿PTFE，从而不能很好地粘附在PTFE上；(2)结晶度大，化学稳定性好；(3)PTFE结构高度对称，且属于非极性高分子，粘附性能较差；(4)PTFE的溶解度参数很小，因而与其它物质的粘附性也很小。除此之外，PTFE的

11、无分支对称主链结构也使其具有高度的结晶性，所以加工比较困难，对生物相容性也有不利影响。所以对其表面进行改性处理，以增加它的润湿性和可粘性，拓展其应用范围具有实际意义。现在可以不改变主要性质，通过诱导或加入不同官能团，对含氟聚合物进行表面改性，经过一系列处理方法改性后，可通过选择分子官能团和接枝链赋予含氟聚合物表面新特殊官能团。这些官能团包括亲水性、无金属导电性、生物反应性、生物相容性和与金属的粘结性。改性后的表面性能将在微电子和生物材料中有重要的作用。多年来，研究者们对等离子体在PTFE表面改进其亲水性、粘接性方面做了大量的探索和研究，并取得了一些进展。人们利用射频等离子体4、介质阻挡放电5、

12、大气压下辉光放电6、远程等离子体7、钠-萘络合物化学处理、高能辐射接枝改性、激光辐射改性、离子注入改性和等离子体改性法8,9等方法，对PTFE进行表面改性处理。研究了不同气氛、气体流量、处理时间和电源参数对改性效果的影响，考察了表面生成的不同极性基团对亲水性和粘接性能的作用10。本研究以新的方法探讨了脉冲交流等离子体对PTFE进行表面改性，拟改善PTFE的亲水性、粘接性和易失性。考查了在相同气氛、工作压强、处理时间、电参数等条件下，改变极间距和使样品位于不同放电区域对改性效果的影响。此法无污染、功耗小、设备造价低。化学法处理含氟材料，主要是通过腐蚀液与PTFE 膜表面发生化学反应，扯掉表面上的

13、部分氟原子。这时在表面上留下了碳化层和某些极性基团(碳化层的深度以1微米左右为宜)。这是目前研究的种种方法中效果较好、比较经典的方法，其中钠-萘溶液处理法11, 12是最简单、最通用、最有效、最快速的。但也存在一些缺点，比如：被粘物表面变暗或变黑、在高温环境下表面电阻降低、长期暴露在光照下胶接性能将大大降低，使得此法的应用受到很大限制。也又报道，在聚四氟乙烯和胶黏剂中加入炭黑和对苯二酚后，耐光照性能可大大改善。等离子体处理方法13, 14主要应用于溶液中或暴露于空气中的表面脱离或浸蚀，表面交联，表面化学结构修饰和表面清洗可用于提高含氟聚合物表面润湿性、可涂饰性、生物相容性和表面粘接性。辐射处理

14、含氟聚合物十分敏感，用X-ray、R光、紫外线、激光、电子束和离子光表面改性，大多数产生烷（烃）基和C=C键，也可引入和还原新官能团。可应用于提高含氟聚合物表面的润湿能力,结晶能力,润滑功能以及表面粘接力。电晕放电和火焰法也产生等离子，但因条件不同，它与等离子处理法有本质不同。电晕处理法使含氟聚合物表面极化而减少压电效应，能产生含氧物质提高润湿性15。火焰法较少用于如PTFE和FPE全氟聚合物，但对部分氟取代物如PVF和ECTFE有用。 臭氧处理后能产生烷基过氧基团和氢过氧基团，它只能用于部分氟取代物。Brondino等人研究出时间和温度对PVDF产生过氧基团影响较大，随着温度和升高和时间的不

15、断延长，过氧基团浓度也不断增大，但在严格的臭氧条件下发现了降解。使用等离子体、紫外光和放射方法制备的含氟聚合物结构不清晰，聚合物往往是交联结构，不能进一步接枝聚合获得嵌断共聚物，形成的聚合物表面形貌不够平整。此外，用等离子体、紫外光和放射方法对材料表面改性，制造成本高，局限性大。高温熔融处理法的温度过高，易使膜表面损伤，难以达到效果且在高温烧结时PTFE会释放出一种有毒物质全氟异丁烯，而且不易保持形状。脉冲等离子处理法对设备要求严格，而且价格昂贵，反应过程还难以控制。表面改性法：配位键理论认为聚四氟乙烯分子只有单纯的给电子能力，对大多数具有给电子能力而接受电子能力很弱的物质具有很强的排斥性，因

16、此表现出化学惰性。而对于能够提供空电子轨道的物质，聚四氟乙烯能够与之形成牢固的配位键。硼正是能够为聚四氟乙烯中的氟原子提供空轨道而形成配位键的原子。考虑到用含硼原子基团改性后要调整油溶性问题，于是选用三烷基硼烷或三烷基硼酸酯作为聚四氟乙烯的改性剂。聚乙烯基吡啶（简称PVP）对有机酸有良好的吸附选择性，而且研究结果表明16，PVP基本不吸附大部分无机盐，这样，就为乳酸的分离提供了新的途径。PVP对乳酸的吸附又是属于物理吸附的范畴，吸附比较容易，甲醇就是一种良好的洗脱剂。因此，用PVP分离乳酸的方法受到了人们的重视，美国Purdue大学的Lee及Tsao首先将PVP树脂用于同时进行的乳酸发酵和分离

17、。他们的研究表明，应用PVP树脂吸附，不但能将发酵产生的乳酸得以及时分离，而且能自动调节发酵液的PH值，取得了良好的效果。聚4-乙烯基吡啶是一类多用途的高分子化合物。从单体结构看，由于乙烯吡啶(VP)和苯乙烯的差别只有一节N替代了CH，而氮上含有一对未共用电子对，并不参与环上的共轭体系。因此,聚4-乙烯基吡啶可以通过一些高分子化学反应，制备具有特种功能的精细高分子化学品，可以容易被修饰成亲水性、酸性、碱性、两性，也可简单地连接所需要的配位基，生成多种性能的高分子化合物17。从理论上看，4-乙烯基吡啶可以进行自由基聚合18,19、阴离子聚合20、阳离子聚合、配位聚合21。聚4-乙烯基吡啶与普通苯

18、乙烯类聚合物相比具有许多独特的优点和功能，可用于药载体、涂料、功能膜、高分子电解质、表面活性剂等的制备。在聚四氟乙烯膜表面接枝4-乙烯基吡啶将大大改善它的性能，尤其是亲水性。实施4-乙烯基吡啶自由基聚合的方法较多，实验室研究和工业生产中使用的方法主要有本体、溶液、悬浮等聚合方法。目前，4-乙烯基吡啶悬浮聚合的研究报道较少，而且还存在聚合物极易成团结块等缺点。2. 实验部分2.1 实验仪器和试剂实验仪器电子分析天平(AR2140/ AR3130) 梅特勒托利多集团奥豪斯公司鼓风干燥箱(600500750DHG-9245A+10300) 上海一恒有限公司真空干燥箱（DZF6050415345370

19、+10250） 上海一恒有限公司静滴接触角测量仪（JC2000A） 上海中晨有限公司实验试剂精制的四氢呋喃 分析纯 上海步灵工贸有限公司精制的三乙胺 分析纯 中国亭新化工试剂厂甲苯 分析纯 中国上海试剂总厂丙酮 分析纯 上海豪申化学试剂有限公司乙醇 分析纯 上海焱晨化工实业有限公司萘 分析纯 中国湘中化学试剂供应站 三苯基磷 化学纯 国药集团上海化学试剂公司甲苯-4-磺酸 分析纯 国药集团化学试剂有限公司4,4-偶氮基-双-(4-异氰基异戊酸)（C12H16N4O4） 日本东京化成工业公司偶氮二异丁腈 国药集团化学试剂有限公司钠 国药集团化学试剂有限公司氢氧化钠 中国上海试剂总厂 PTFE薄膜

20、 厚0.5 mm 英国Goodfellow公司2.2 实验步骤2.2.1试剂处理方法：PTFE薄膜的净化：实验所用PTFE薄膜大小为1 cm2 cm，使用前要经过丙酮、甲醇和二次水分别超声清洗15 min，以除去表面有机物。洗净后的PTFE薄膜在室温下真空干燥24 h，保存在干燥洁净的仪器中。甲基丙烯酸甲酯的精制：在500 ml分液漏斗中加入250 ml甲基丙烯酸甲酯，用5 %NaOH水溶液50 ml洗涤数次至无色，然后用5080 ml蒸馏水洗至中性。分离出的单体置于锥形瓶中，加入无水硫酸钠至液体透明，充分摇动，放置干燥一段时间。干燥后的单体进行减压蒸馏，如单体暂时不用，可储存在烧瓶中，充氮封

21、存，置于冰箱。偶氮二异丁腈的精制：将5 g偶氮二异丁腈加入到50 ml乙醇中，加热至50 C，搅拌使引发剂溶解，立即进行热过滤，除去不溶物。滤液置于并行中深度冷却，偶氮二异丁腈晶体析出。用布式漏斗过滤，晶体置于真空容器中于室温减压除去溶剂，精制好的引发剂放置在冰箱中密闭保存。甲苯的精制：用甲苯体积的10 %的浓硫酸反复洗涤，至酸层呈无色或微黄色，初步干燥的甲苯，加入钠丝或钠块，以二苯甲酮作指示剂，回流至深蓝色。四氢呋喃溶液的精制：加入2 %的酸性碘化钾溶液于800 ml四氢呋喃溶液中，目的是检查有无过氧化物存在。将上述溶液中倒入烧瓶中，然后加入钾。加热恒压回流12 h。加热蒸馏，得到蒸馏物，密

22、闭。 三乙胺的精制：加入邻苯二甲酸酐目的是除去伯胺和仲胺。将上述处理液加入到事先干燥好的三颈瓶中，然后回流后分馏。馏出物用固体氢氧化钠干燥。将上述干燥后的馏出物进行蒸馏取沸点在89.6 C左右的蒸馏物，密闭封好放于阴暗处。2.2.2 聚四氟乙烯膜接枝的处理过程（1） 萘钠处理聚四氟乙烯薄膜 PTFE薄膜经萘钠处理，表面脱氟，与空气中的水、氧气、二氧化碳反应产生表面羟基。首先加入5 g萘和30 ml精制的四氢呋喃到带支口的烧瓶中，充入氩气5 min，投入0.87 g钠后，再充入氩气10 min后，塞紧瓶口，搅拌，室温反应2 h。然后，打开反应瓶的瓶塞，放入事先处理过的干燥的聚四氟乙烯薄膜9片，充

23、入氩气5 min后，塞紧瓶塞，继续反应过程2025 min。反应完成后将PTFE用丙酮和大量二次水冲洗后，放入真空干燥箱中干燥，这时PTFE薄膜表面变成褐色。具体步骤为：将聚四氟乙烯薄膜裁成片，并用丙酮清洗（超声波15 min），然后用蒸馏水清洗几分钟，最后烘干1 h；加入5 g萘和30 ml精制的四氢呋喃到带支口的烧瓶中，充入氩气5 min，再投入0.87 g钠，再充入氩气10 min后，塞紧瓶口，钠表面出现绿色；将带支口的烧瓶摇动反应约2.0 h后，混合液颜色变绿，钠粒变大、变黑，液体出现丝状体，继续摇动，液体瞬时变稠，颜色变深绿色后转置绿色最后变成黑色； 打开反应瓶的瓶塞，放入事先处理过

24、的聚四氟乙烯薄膜9片，充入氩气5 min后，塞紧瓶塞，摇晃至PTFE薄膜表面变成褐色，反应过程约需20-25 min； 取出反应后的PTFE膜，用丙酮泡洗12 h，然后水洗（超声波2 min）最后烘干，膜片成黑褐色，测润湿角。（2） 酯化反应 称重: 4,4-偶氮基-双-(4-异氰基异戊酸)0.56克, 甲基-4-磺酸 0.76克, 吡啶 3 ml； 将上述称好的C12H16N4O4，甲基-4-磺酸加入到事先干燥好的带支口的烧瓶中，塞上瓶口，并固定在铁架台上，通氩气5分钟，排走装置中的空气； 将精制好的吡啶倒入带支口的烧瓶中，再加入20片PTFE薄膜到体系中； 密闭装置，加热回流，先通氩气10

25、分钟，搅拌，反应温度30-40 C，反应24 h； 反应后得到的薄膜用丙酮泡洗6 h，再用蒸馏水清洗几分钟，最后把处理好的薄膜放入真空干燥箱中，烘干24 h。（3） 接枝4-乙烯基吡啶反应在PTFE-g-ACP膜表面引发P4VP接枝聚合。将2 ml（18.6 mmol）的4VP加入到8 ml的甲苯中，室温下氩气鼓泡30 min，以除去溶液中的氧气，后在氩气保护下加入1片1 cm2 cm（PTFE-g-ACP）膜片和自由引发剂25 mg偶氮二异丁腈(0.125 mmol)密闭反应体系，60 C下反应预定时间。反应后的膜片（PTFE-g-P4VP）在四氢呋喃溶液中浸泡48 h，每隔8 h更换一次新

26、鲜四氢呋喃，后分别用新鲜四氢呋喃和二次水超声清洗10 min，置于真空干燥箱中室温下干燥，直至其重量不再改变为止，称重。溶液中生成的自由的P4VP经大量甲醇沉淀。单体转化率由称重法测定，由单体转化率可计算反应溶液中不同反应时间的单体浓度。实验流程图如以下图1。2.2.3表征方法衰减全反射傅立叶红外光谱（ATR FT-IR） 反映PTFE薄膜表面化学组成的变化，ATR FT-IR光谱在Nicolet 5700 FT-IR红外光谱仪上完成，使用ZnSe棱镜和60入射角，扫描次数160次，分辨率4 cm-1。静滴接触角测量仪 型号JC2000A，测量温度25 C，相对湿度60 %，每片膜片至少测量不

27、同位置的五个点，每个点测量5次，然后求平均值作为最终结果。 图1 PTFE薄膜表面羟基化、表面引发剂的固定及从被4,4-偶氮基-双-(4-异氰基异戊酸)酯化的PTFE膜表面自由基聚合接枝聚合过程示意图Figure 1 Schematic diagram illustrating the processes of hydroxyl functionalized PTFE surface, formation of the azo-functionalized PTFE surface, and surface grafting polymer brushes from the azo-funct

28、ionalized PTFE surface via free radical polymerization.3. 结果与讨论3.1 PTFE膜表面的接触角变化(a)(b)(c)(d)图 2 (a) 原始PTFE膜 (b)萘钠处理后的PTFE膜 (c) 酯化后的PTFE膜 (d)接枝后的PTFE膜的表面接触角图像Figure 2 The photo of water contact angles of(a) the pristine PTFE surface, (b)the PTFE flim by Naphthalene sodium, (c)the PTFE flim by Esterif

29、ication and(d) the PTFE flim after grafting 从以上的图可以体现出PTFE在没有处理和处理的方法不同时，其亲水性的变化。图2(a)为没有经过任何处理的PTFE膜，它的接触角为118，其表现出憎水性。经过萘钠的处理后其接触角变成64，表现出亲水性，即图2(b)。而且经过酯化处理的PTFE膜也表现出亲水性，它的接触角为62，即图2(c)。和经过萘钠处理后的变化不大。图2(d)表示在接枝后其亲水性也得到很大的变化，接触角为74。PTFE的结构注定了它很难与其他物质进行黏结，主要原因：(1)表面能低，接触角是所有材料中最大的，所以润湿性很差，胶粘剂不能充分润湿

30、PTFE，从而不能很好地粘附在PTFE上；(2)结晶度大，化学稳定性好；(3)PTFE结构高度对称，且属于非极性高分子，粘附性能较差；(4)PTFE的溶解度参数很小，因而与其它物质的粘附性也很小。但是通过对PTFE进行萘钠的处理和酯化处理可以减小其接触角，这从图2(b)，2(c)可以看出。经过处理PTFE膜的亲水性得到了很大的改善。钠-萘处理液是利用钠的金属性，将最外层的电子转移给萘的空轨道，从而形成萘阴离子自由基。其中的机理是，钠和萘溶于四氢呋喃中形成均相溶液。在聚合之前，全部钠将外层电子先转移给萘，变成绿色的萘钠络合物（自由基-阴离子）。其中四氢呋喃的作用是将其中的氧原子上的未共用电子对与

31、钠离子形成比较稳定的络合阳离子，是萘钠结合疏松，更有利于萘自由基阴离子的引发。以苯乙烯为例，在这样的溶液中加入苯乙烯单体，萘自由基就将电子转移给苯乙烯，形成苯乙烯自由基阴离子，两自由基阴离子再偶合成苯乙烯双阴离子，而后从两端阴离子引发苯乙烯聚合。红色是苯乙烯阴离子的特征，一加入苯乙烯，萘钠-四氢呋喃溶液立刻就从绿色转成红色，直至单体耗尽，红色也不消失，说明苯乙烯阴离子还存在，仍保持活性，原有的活性中心数一直保持不变，并不终止。 反应中，萘获得的最外层电子形成负离子自由基，再与Na+形成离子对，当萘钠液与PTFE接触时，钠能破坏CF键，夺取F原子，致使PTFE的临界面张力增大，改善PTFE表面的

32、润湿性。具体的反应方程式如下:根据相关文献，PTFE膜是通过湿化学方法进行改性的。当PTFE膜与萘钠腐蚀液接触时，萘阴离子自由基与钠形成离子对，它可以破坏C-F键，夺取F原子，得到的碳自由基会与空气中的水、氧气、二氧化碳在PTFE膜表面反应形成羟基、羰基，用水冲洗这一步骤是羟基的主要来源。接枝有聚4-乙烯基吡啶聚合物刷的PTFE膜表面的接触角的变化表明PTFE膜亲水性可通过调整聚合时间来改善。未接枝的PTFE表面接触角大约为118，表面接枝聚合一层P4VP后，PTFE膜变得亲水，而且随着接枝时间的延长，接枝链长度增加，表面接触角随之降低，至74后，再延长反应时间，变化不大，如图3所示。图 3

33、PTFE-g-P4VP 膜表面接触角随接枝时间变化图Figure 3 The dependence of water contact angles of the PTFE-g-P4VP surface on graft reaction time of surface-initiated free radical polymerization.3.2 PTFE表面ATR FT-IR红外分析通过乙烯基单体的自由基聚合可在PTFE-g-ACP膜上制备聚合物刷。因此，表面接枝不同的乙烯单体将会使PTFE膜具有不同的功能性。本实验选用最具代表性的单体4VP。我们通过ATR FT-IR红外检测对表面接枝

34、后的PTFE膜的化学成分做了初步鉴定。图4(a)、(b)和(c)分别为4VP均聚物、原始的PTFE膜和接枝P4VP后的PTFE膜的ATR FT-IR红外谱图。4VP均聚物的红外谱图在1416和1598 cm-1左右显示了吡啶环的特征振动吸收峰，如图4(a)；在接枝PVP后的PTFE膜ATR FT-IR谱图中，不仅出现了和4VP均聚物一样的吡啶环的特征振动吸收峰，而且也有和原始的PTFE膜一样的特征吸收峰，如图4(b)和(c)。在PTFE-g-PVP膜的ATR FT-IR谱图中，没有出现CH=CH2在1857和927 cm-1的面外弯曲振动吸收峰，CH=CH2在993 cm-1的面外弯曲摇摆吸收

35、峰和在3070和2988 cm-1的伸缩振动吸收峰的减弱以及2930 cm-1处PVP链上CH2亚甲基伸缩振动吸收峰的增强，都表明：在PTFE膜表面成功接枝了聚乙烯基吡啶聚合物刷。 图4 ATR FT-IR谱图(a) 4-乙烯基吡啶均聚物(b) 原始PTFE膜 (c) PTFE-g-PVP膜(自由基聚合接枝时间为120 min)Figure 4 FTIR spectrum of (a) the 4VP homopolymer, (b) the pristine PTFE surface, and (c) the P4VP-grafted PTFE surface prepared from s

36、urface-initiated free radical polymerization of 4VP for 120 min. Reaction conditions: 4VP = 1.8 M, solvent toluene, temp 80C4. 结论采用萘钠处理法对聚四氟乙烯进行表面处理而获得羟基化的表面，萘获得最外层电子形成负离子自由基,再与Na+形成离子对,它能破坏C-F键，夺取F原子，使得聚四氟乙烯表面脱氟。接着将脱氟后的聚四氟乙烯暴露于空气中，它会与空气中的氧气反应在表面生成羟基，羰基和羧基。4,4-偶氮基-双-(4-异氰基异戊酸)与表面羟基反应生成表面引发剂。红外谱图分析表明

37、在PTFE膜上生成了聚合物刷，含氟聚合物表面的亲水性得到改善。参考文献（References）1 夏文干. 聚四氟乙烯与金属胶接及其耐久性. J 粘接, 1992, 13(3): 271.2 谢苏江. 聚四氟乙烯的改性及应用. J 化工新型材料, 2002, 30(11): 27. 3 董高峰. 聚四氟乙烯表面处理与粘接. J 工程塑料应用, 2005, 33(9): 61.4 刘际伟, 高晓敏, 冯敏. 聚四氟乙烯射频等离子体表面改性研究. J 表面技术, 2004, 33(1): 65-71.5 潘林峰, 田晓梅, 洪宗国. 介质阻挡放电处理PTFE的研究. J 中南民族大学学报, 200

38、4, 23(1): 59-61.6 方志, 邱毓昌. 用大气压下空气辉光放电对聚四氟乙烯进行表面改性. J 西安交通大学学报, 2004, 38(2): 190-194.7 王琛, 刘小冲. 远程Ar等离子体对聚四氟乙烯膜的表面改性. J 纺织高校基础科学学报, 2004, 17(4): 351-355.8 杨玉昆. 合成粘胶剂. M 北京: 科学出版社, 1983.9 丁美平. 聚四氟乙烯改性及其性能研究. D西安: 西北工业大学, 2005.10 陈晓东, 孙瑞焕, 王建棋. 聚四氟乙烯的CH4/O2混合气体等离子体表面亲水改性研究. J 辐射研究与辐射工艺学报, 2002, 18(1):

39、 25-29.11 韦亚兵, 钱翼清. 聚四氟乙烯薄膜表面光接枝改性的ESCA研究. J 南京化工学报, 1999, 21(2): 56.12 陶贤平. 聚四氟乙烯局部处理液的研制. J 南通职业大学学报, 2001, 15(4): 49.13 王惠祖. 聚四氟乙烯塑料粘接技术综述. J 粘合剂, 1988, 11(4): 381.14 刘学恕等 低温等离子体对高密度聚乙烯、聚苯乙烯和聚四氟乙烯的表面处理. J 化学与粘合,1985, 21(2): 941.15 Vasilets V N, Hirata I, Iwata H, Ikada Y. J J Polym Sci, Part A:Po

40、lym Chem, 1998, 36(22). 15.16 Lee,S, Tsao, G.T. M. The 3rd Chem.Congress of North Am,Toronto,Canada, 1988, June 5-10.17 金玉顺，刘振明等. 聚4-乙烯基吡啶的合成与表征弹性体 A, 2004-10-25, 14(5): 29-33.18 杨大纲, 刘吉华, 韩法元. 聚4-乙烯基吡啶的制备研究. J 河南化工, 1997, 4: 9-10.19 彭奇均, 刘晓亚等. 聚乙烯吡啶树脂的合成研究. J 精细化工, 1998, 15(2): 1820.20 Sunil K. Var

41、shney, Xing Fu Zhong. Ere. Anionic homopolymerization and block c.p.lymerization of 4-vinylpyridine and its investigation by high temperature size-exclusion chromatography in n-methyl-2pyrrolidi none. J Macromole- cules, 1993, 26: 701-706. 21 袁福根, 沈琪. 二价二(叔丁基环戊二烯基)针对4-乙烯基吡啶的催化聚合研究. J 铁道师院学报, 2001, 1

42、8(4): 18-21. 致谢 本论文是在孙韡老师精心指导和大力支持下完成的。在本科论文期间，孙老师对本文的实验设计、实验条件、实验方法、实验数据及结果解析给予指导和帮助，同时在实验过程中孙老师告诉我每一个实验操作的重要性以及对所得到的结果进行准确的测量和谈论，对我一些不明白的问题孙老师都进行逐一的解答，使我更好的了解问题的所在。孙老师以其严谨求实的治学态度、高度的敬业精神、兢兢业业、孜孜以求的工作作风和大胆创新的进取精神对我产生重要影响。她渊博的知识、开阔的视野和敏锐的思维给了我深深的启迪。同时，在此次毕业设计过程中我也学到了许多关于聚合物改性方面的知识，实验技能有了较大的提高，也为我在以后的工作和学习中做下了很好的基础。在此表示最诚挚的感谢！ 还要感谢那些默默支持我的朋友们，感谢他们给予的鼓励和帮助！