CN109251346A - 一种聚氨酯膜的表面亲水改性方法 - Google Patents

一种聚氨酯膜的表面亲水改性方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种聚氨酯膜的表面亲水改性方法，包括以下步骤：1）将聚氨酯膜用去离子水洗涤后，用甲醇、乙醇、丙酮中的至少一种清洗至表面干净后烘干；2）将步骤1中清洗好的聚氨酯膜放入等离子处理设备样品室中进行第一次低温低压等离子处理；3）将等离子处理设备内的气压恢复至大气压强后，将步骤2中经过第一次低温低压等离子处理的聚氨酯膜进行第二次低温低压等离子处理。本发明制得的聚氨酯亲水改性膜，只对材料表面进行改性而不影响本身的性能，改性过程中不需要使用水和化学试剂，是一种环境友好性的改性方法，并且大大提高了材料表面的的亲水性，提高粘结能力，同时能保持较长的时效。

Description

一种聚氨酯膜的表面亲水改性方法
技术领域
本发明属于高分子材料技术领域，尤其涉及一种聚氨酯膜的表面亲水改性方法。
背景技术
PU是Polyurethane的缩写，中文名为聚氨基甲酸酯简称聚氨酯。PU是聚氨酯，聚氨酷弹性体是介于橡胶和塑料之间的高分子合成材料，其分子主链是由柔性链段和刚性链段镶嵌组合而成的。PU膜即为聚氨酯薄膜，是一种无毒无害的环保材料，对人体皮肤无任何伤害。
聚氨酷的结构中含有氨基甲酸酷基、醋基脉基等大量极性基团，这些极性基团的存在及其相互作用，赋予了聚氨醋弹性体一系列优异性能：①卓越的耐磨性能； ②高强度和良好的弹性； ③在耐油、耐低温、耐热老化、耐臭氧、抗辐射、电绝缘、粘合等方面具有良好的特性。同时因为其薄膜制品易于使用, 功能多样化等原因，使得聚氨醋薄膜得到了迅速的发展，并在众多领域中都有广泛和独特的应用。因为聚氨醋薄膜具有卓越的高张力、高拉力、强韧和耐老化特性及优异的生物相容性，其制品日益受到人们的欢迎。
低温等离子体表面修饰技术是一种十分经济有效的表面处理方法，已经广泛地用于生物材料表面改性。冯亚凯等采用氨气低温等离子体技术对聚碳酸酯聚氨酯材料进行改性，以期提高其生物相容性，为人工血管材料改性提供参考。经氨气等离子体修饰后，聚碳酸酯聚氨酯材料表面的亲水性得到明显提高，随着表面氨基浓度增大，亲水性提高；表面形态由高度平整光滑变为粗糙结构，而且随工作气压增大，表面越粗糙，纹路越明显；材料表面N/C比值从2.44%上升到3.98%。处理后的材料表面亲水性与放置时间有关，接触角在5小时内迅速升高至60°，并在10小时后趋于一个稳定值65°。但是，目前低温等离子处理后材料表面暴露在空气中失效较快，时效性较短。
针对以上问题，故，有必要对其进行改进。
发明内容
本发明是为了克服上述现有技术中的缺陷，提供一种聚氨酯膜的表面亲水改性方法,本发明能有效提高聚氨酯膜的亲水性能，提高粘结能力，同时保持较长的时效。
为了达到以上目的，本发明所采用的技术方案是：一种聚氨酯膜的表面亲水改性方法,包括以下步骤：步骤一：将聚氨酯膜用去离子水洗涤后，用甲醇、乙醇、丙酮中的至少一种清洗至表面干净后烘干；步骤二：将步骤一中清洗好的聚氨酯膜放入等离子处理设备样品室中进行第一次低温低压等离子处理；步骤三：将等离子处理设备内的气压恢复至大气压强后，将步骤二中经过第一次低温低压等离子处理的聚氨酯膜进行第二次低温低压等离子处理；
作为本发明的一种优选方案，所述用甲醇、乙醇、丙酮中的至少一种清洗至表面干净后，置于105℃的真空烘箱中1小时，将聚氨酯膜用甲醇、乙醇、丙酮中的至少一种清洗至表面干净后烘干。
作为本发明的一种优选方案，所述第一次低温低压等离子体处理中，对表面清洗干净的聚氨酯膜进行低温低压等离子处理时，处理时间为0.5～10min，处理功率为2000～12000W，温度为20～80℃。
作为本发明的一种优选方案，所述第一次低温低压等离子体处理中，对表面清洗干净的聚氨酯膜进行低温低压等离子处理时，采用的工作气体为氩气，气体流量50～800sccm，工作气压为5～300Pa。
作为本发明的一种优选方案，所述第一次低温低压等离子体处理中，对表面清洗干净的聚氨酯膜进行低温低压等离子处理时，处理样品距离电极板距离为5～30CM。
作为本发明的一种优选方案，所述第二次低温低压等离子体处理中，对第一次低温低压等离子处理后的聚氨酯膜进行第二次低温低压等离子处理时，处理时间为0.5～8min，处理功率为2000～11000W，温度为20～80℃。
作为本发明的一种优选方案，所述第二次低温低压等离子体处理中，对第一次低温低压等离子处理后的聚氨酯膜进行第二次低温低压等离子处理时，采用的工作气体为氮气，气体流量100～900sccm，工作气压为10～250Pa。
作为本发明的一种优选方案，所述第一次低温低压等离子体处理中，对第一次低温低压等离子处理后的聚氨酯膜进行第二次低温低压等离子处理时，处理样品距离电极板距离为5～30CM。
应用接触角测试仪对低温低压等离子处理前和进行过两次低温低压等离子处理的聚氨酯膜接触角进行测试，分析低温低压等离子处理对聚氨酯膜润湿行为的影响。
本发明的有益效果是：
1.操作简单，流程短，能有效避免污染，同时节约能耗；
2.对聚氨酯膜进行低温低压等离子处理能够赋予其优异的亲水性能，并有效改变其黏结能力；
3.经过低温低压等离子处理后的聚氨酯膜亲水性能保持较长的时效；
4.对聚氨酯膜进行低温低压等离子处理后不影响膜的外观，而且保留了聚氨酯膜的优良特性。
具体实施方式
以下通过实施例来对本发明进行进一步说明
实施例1：一种聚氨酯膜的表面亲水改性方法，包括以下步骤：
步骤一：将聚氨酯膜用去离子水洗涤后，用甲醇、乙醇、丙酮中的至少一种清洗至表面干净后烘干；
步骤二：将步骤一中清洗好的聚氨酯膜放入等离子处理设备样品室中进行第一次低温低压等离子处理；
步骤三：将等离子处理设备内的气压恢复至大气压强后，将步骤二中经过第一次低温低压等离子处理的聚氨酯膜进行第二次低温低压等离子处理；
用甲醇、乙醇、丙酮中的至少一种清洗至表面干净后，置于105℃的真空烘箱中1小时。
第一次低温低压等离子体处理中，对表面清洗干净的聚氨酯膜进行低温低压等离子处理时，处理时间为0.5～10min，处理功率为2000～12000W，温度为20～80℃。
第一次低温低压等离子体处理中，对表面清洗干净的聚氨酯膜进行低温低压等离子处理时，采用的工作气体为氩气，气体流量50～800sccm，工作气压为5～300Pa。
第一次低温低压等离子体处理中，对表面清洗干净的聚氨酯膜进行低温低压等离子处理时，处理样品距离电极板距离为5～30CM。
第二次低温低压等离子体处理中，对第一次低温低压等离子处理后的聚氨酯膜进行第二次低温低压等离子处理时，处理时间为0.5～8min，处理功率为2000～11000W，温度为20～80℃。
第二次低温低压等离子体处理中，对第一次低温低压等离子处理后的聚氨酯膜进行第二次低温低压等离子处理时，采用的工作气体为氮气，气体流量100～900sccm，工作气压为10～250Pa。
第一次低温低压等离子体处理中，对第一次低温低压等离子处理后的聚氨酯膜进行第二次低温低压等离子处理时，处理样品距离电极板距离为5～30CM。
本方案的具体实施方案如下：将聚氨酯膜用丙酮清洗至表面干净后置于105℃的真空烘箱中1小时；将干燥好的聚氨酯膜放入等离子处理设备样品室中，待处理样品距离电极板距离为10CM，启动真空泵抽真空至80PA后，采用低温低压等离子体冲击材料表面，进行表面处理改性；处理参数为：处理时间为3min，采用的工作气体为氩气，气体流量150sccm，处理功率6000W，工作气压为90PA，温度为20℃。处理完成后，将等离子处理设备内的气压恢复至大气压强后，将经过第一次低温低压等离子处理后的聚氨酯膜重新放入等离子处理设备样品室中，待处理样品距离电极板距离为5CM，启动真空泵抽真空至50PA后，采用低温低压等离子体冲击材料表面，进行表面处理改性；处理参数为：处理时间为1min，采用的工作气体为氮气，气体流量300sccm，处理功率6000W，工作气压为60PA，温度为20℃。应用接触角测量仪对聚氨酯膜改性前后接触角测试。经检测，未经低温低压等离子体处理的聚氨酯膜的接触角为92°，按照此处理参数等离子处理后的接触角为27°。放置一周后，按照此处理参数等离子处理后的接触角稳定为36°。
实施例2：
将聚氨酯膜用丙酮清洗至表面干净后置于105℃的真空烘箱中1小时；将干燥好的聚氨酯膜放入等离子处理设备样品室中，待处理样品距离电极板距离为15CM，启动真空泵抽真空至60PA后，采用低温低压等离子体冲击材料表面，进行表面处理改性；处理参数为：处理时间为1min，采用的工作气体为氩气，气体流量300sccm，处理功率4000W，工作气压为70PA，温度为20℃。处理完成后，将等离子处理设备内的气压恢复至大气压强后，将经过第一次低温低压等离子处理后的聚氨酯膜重新放入等离子处理设备样品室中，待处理样品距离电极板距离为5CM，启动真空泵抽真空至40PA后，采用低温低压等离子体冲击材料表面，进行表面处理改性；处理参数为：处理时间为2min，采用的工作气体为氮气，气体流量600sccm，处理功率6000W，工作气压为60PA，温度为20℃。应用接触角测量仪对聚氨酯膜改性前后接触角测试。经检测，未经低温低压等离子体处理的聚氨酯膜的接触角为92°，按照此处理参数等离子处理后的接触角为32°。放置一周后，按照此处理参数等离子处理后的接触角稳定为45°
本实施例的其它内容可参考实施例1。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现；因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种聚氨酯膜的表面亲水改性方法,其特征在于:包括以下步骤：
步骤一：将聚氨酯膜用去离子水洗涤后，用甲醇、乙醇、丙酮中的至少一种清洗至表面干净后烘干；
步骤二：将步骤一中清洗好的聚氨酯膜放入等离子处理设备样品室中进行第一次低温低压等离子处理；
步骤三：将等离子处理设备内的气压恢复至大气压强后，将步骤二中经过第一次低温低压等离子处理的聚氨酯膜进行第二次低温低压等离子处理。
2.根据权利要求1所述的一种聚氨酯膜的表面亲水改性方法，其特征在于：所述用甲醇、乙醇、丙酮中的至少一种清洗至表面干净后，置于105℃的真空烘箱中1小时。
3.根据权利要求1所述的一种聚氨酯膜的表面亲水改性方法，其特征在于：所述第一次低温低压等离子体处理中，对表面清洗干净的聚氨酯膜进行低温低压等离子处理时，处理时间为0.5～10min，处理功率为2000～12000W，温度为20～80℃。
4.根据权利要求1所述的一种聚氨酯膜的表面亲水改性方法，其特征在于：所述第一次低温低压等离子体处理中，对表面清洗干净的聚氨酯膜进行低温低压等离子处理时，采用的工作气体为氩气，气体流量50～800sccm，工作气压为5～300Pa。
5.根据权利要求1所述的一种聚氨酯膜的表面亲水改性方法，其特征在于：所述第一次低温低压等离子体处理中，对表面清洗干净的聚氨酯膜进行低温低压等离子处理时，处理样品距离电极板距离为5～30CM。
6.根据权利要求1所述的一种聚氨酯膜的表面亲水改性方法，其特征在于：所述第二次低温低压等离子体处理中，对第一次低温低压等离子处理后的聚氨酯膜进行第二次低温低压等离子处理时，处理时间为0.5～8min，处理功率为2000～11000W，温度为20～80℃。
7.根据权利要求1所述的一种聚氨酯膜的表面亲水改性方法，其特征在于：所述第二次低温低压等离子体处理中，对第一次低温低压等离子处理后的聚氨酯膜进行第二次低温低压等离子处理时，采用的工作气体为氮气，气体流量100～900sccm，工作气压为10～250Pa。
8.根据权利要求1所述的一种聚氨酯膜的表面亲水改性方法，其特征在于：所述第一次低温低压等离子体处理中，对第一次低温低压等离子处理后的聚氨酯膜进行第二次低温低压等离子处理时，处理样品距离电极板距离为5～30CM。
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