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摘 要

包埋改性是一种在预溶胀聚合物表面植入两亲分子的表面改性方法。由于其具有快捷，经济等特点，所以其在亲水改性及生物相容改性上有广泛的应用。然而这种基于表面物理缠绕的改性方法不利于包埋改性表面的亲水持久性。为了解决这个问题，本实验中引入引发剂偶氮二异丁腈（AIBN）及含双键的油酸聚乙二醇单酯（OEO-5）改性剂，希望改性剂与载体表面产生共价连接以提高其亲水稳定性。通过检测溶胀度、失重率、接触角，X射线衍射法（XRD）与扫描电镜（SEM）图谱等方法，评价了HDPE表面的溶胀以及亲水改性效果。结果表明，在溶胀5小时时，溶胀度最大、结晶度最小、晶粒尺寸最低、失重率最低、溶胀效果最好，亲水改性的效果最好。经浸水实验五周后，加入引发剂AIBN的改性HDPE薄膜表面的接触角维持在47°左右，表现出良好的表面亲水持久性。这是因为引发剂受热分解后，产生的自由基将两亲分子与HDPE表面通过化学键连接起来，并可能引发HDPE表面产生交联。因为化学改性比物理改性更加稳定，所以在五周后改性表面仍具有良好的亲水持久性，同样证实了这一原因。

关键词：包埋改性 表面溶胀 偶氮二异丁腈 亲水持久性 高密度聚乙烯（HDPE）

Permanent Hydrophilic Modification on the Polyethylene Surface by an Entrapping Method on the Basis of the Amphiphilic Modifier

ABSTRACT

Entrapment modification is a physical modification method. The practice of entrapment is: 1.Swelling the high density polyethylene（HDPE）with tetralin as solvent. 2. Add OEO-5（as modifier）into the solvent. 3. Deswelling the HDPE. However, Due to the unstability of entrapment modification, amphiphilic modifier that was entrapped in HDPE will full of from surface. To solve this problem, we introduced a pre initiator benzoyl 2-Azobis（AIBN）to make modification permanence. Then, testing the effect of Permanent Hydrophilic Modification on HDPE surface by using swelling degree test, weightlessness rate and contact angle measurement, XRD and TEM. The test result shows the sample that swelling time was 5 hour has the best swelling property, the lowest contact angle, and the best hydrophilic modification property. After 5 weeks of water experiment, modified HDPE’s contact remain 47 degree, showing excellent hydrophilic permanence. That is because after initiator decomposed, it will produce free radicals that can connect HDPE chains and amphiphilic molecules with chemical bond, what’s more, the free radical can also trigger HDPE crosslink. That is the reason why modified HDPE has excellent hydrophilic property after five weeks.

Key words: Entrapment; AIBN; Polyethylene; Permanent Hydrophilic Modification; Swelling

目录

摘 要 I

ABSTRACT II

目录 i

第一章 绪论 1

1．1 聚合物表面的亲水化改性概述 1

1．2 聚合物表面亲水化改性的方法 1

1．2．1 物理改性方法 1

1．2．2 化学改性方法 2

1．3 包埋改性方法的研究 4

1．4 包埋改性HDPE的亲水持久性 5

1．5 研究内容 6

第二章 实验方案 8

2．1 实验原料 8

2．2包埋改性的方法 8

2．3 表征方法 9

2．3．1 XRD测试 9

2．3．2 SEM测试 9

2．3．3 水接触角测试 9

2．3．4 红外光谱（FI-IR）测试 9

第三章 结果与讨论 10

3．1溶胀HDPE表面的形态结构 10

3．1．1无引发剂处理表面的XRD结果 10

3．1．2引发剂AIBN处理HDPE表面后的XRD与SEM 11

3．2 HDPE表面溶胀度与失重率 13

3．3 HDPE表面包埋改性 15

3．4改性表面的亲水持久性 16

3．5 FT-IR分析 17

第四章 结论 19

参考文献 20

致谢 24

第一章 绪论

1.1 聚合物表面的亲水化改性概述

聚乙烯（PE）是一种性能优异的通用塑料，它具有优良的物理性能及化学性能，所以在很多领域都有着广泛的应用。但是，由于高密度聚乙烯表面的亲水性及生物相容性等性能较差，限制了其在医用材料方面的应用。为了解决高密度聚乙烯（HDPE）的这些缺陷，扩大它的应用范围，需要对HDPE表面进行改性，从而使其具有一些新的性能，比如亲水性、可粘接性、生物相容性等。因为疏水性的材料表面与血液接触后，将会与血液中的蛋白质（疏水）产生很强的相互作用，使蛋白质构象改变，从而导致大量蛋白质在疏水材料表面的不可逆吸附，产生凝血现象。所以聚合物表面的亲水化改性是有必要的。通过在HDPE表面固定亲水性物质，能减小疏水表面与蛋白质发生的相互作用，从而减少蛋白质在疏水表面的吸附，提高生物相容性，因此材料表面的亲水性改性是提高材料表面生物相容性的方法之一。

同时，在聚合物表面进行亲水改性可以得到具有抗静电，抗污染性质的材料。所以聚合物表面的亲水化改性是有必要的。常用的亲水性改性物质有聚丙烯酰胺、聚乙二醇、聚丙烯酸等^[1]。

1.2 聚合物表面亲水化改性的方法

聚合物表面亲水化改性的主要目的是在其表面引入亲水基团，从而提高聚合物的表面能、临界表面张力和表面粗糙度，增加表面的粘接性，提高材料的亲水性 ^[2]。聚合物表面的亲水化改性方法主要可归结为物理方法和化学方法^[3]：物理改性方法主要有表面涂覆、机械共混、表面包埋法等^[3,4,5]；化学改性方法需要通过接枝、共聚等方法来赋予其亲水基团，主要有光接枝法、化学氧化法、低温等离子体处理法^[8,9]等。

1.2.1 物理改性方法

PE薄膜表面的物理改性方法主要是以机械研磨为主^[3]，包括喷砂、抛光和喷丸处理等方法。机械研磨的原理为，用具有粗糙表面的物质与聚乙烯膜表面接触（如砂纸），来清除薄膜表面存在的杂质，净化和活化薄膜，从而使薄膜的粘接能得到提高。但这种方法工作量大，而且影响因素很多，比如温度、时间及相互作用的力度对聚乙烯膜表面的粗糙程度都有影响，难以把握，不易控制。

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