如何实现表面接枝改性聚合物？——化学法解析

聚合物的表面接枝异于传统的聚合物接枝。它是一类非均相反应。接枝改性的材料是固体，接枝单体则多是气相或液相。接枝反应仅发生在固体高分子材料表面，材料本体仍保持原状。所以表面发生接枝的产物，不能称为接枝共聚物，只能称为表面接枝改性聚合物。聚合物通过表面接枝，表面上生长出一层新的有特殊性能的接枝聚合物层，从而达到显著的表面改性效果，而基质聚合物的本体性能不受影响。

芳纶具有高比强度、高比模量及良好的抗冲击性、耐热性，但芳纶表面光滑，缺少化学活性基团，表面浸润性差，致使将其用于芳纶增强复合材料中纤维与基体聚合物间界面黏结较弱。另外，芳纶具有独特的皮—芯结构，芯部由许多靠氢键连接的棒状分子构成，表皮由结晶程度更高的刚性分子链沿纤维轴向排列而成。由于芳纶分子结构中存在大量芳香族环，而使分子链间氢键很弱，横向强度大约只有纵向强度的20%。尤其当纤维表皮受到破坏时，整个纤维力学性能下降得很快，严重影响其复合材料的力学性能。因此必须对芳纶进行有效的表面改性，在纤维表面引入所需的化学活性基因，改善纤维表面的浸润性。袁海根等采用二甲基亚硫酰钠（SMSC）的二甲基亚砜溶液在湿态下对Kevlar纤维进行化学接枝改性研究，在其表面接枝CH2==CH—R—基团，从而改变纤维表面化学结构。反应过程如下所示：

同样在聚丙烯纤维增强混凝土的纤维表面改性中，可采用强氧化剂氧化，在纤维表面形成接枝活性点，再与带活性官能团的单体发生接枝反应，从而提高纤维的表面亲水性。所采用的引发剂包括过氧化二苯甲酰（BPO）、高锰酸钾／硫酸体系，接枝单体包括丙烯酸单体、不饱和羧酸等。(www.xing528.com)

化学接枝在新型膜材的改性和制备方面也有重要的应用。例如Tomonari Ogata采用过硫酸钾作引发剂，二甲基亚砜为溶剂，将N－异丙基丙烯酰胺（NIPAAm）接枝到聚乙烯醇（PVA）上，然后制成凝胶膜，实现对氯化锂和碱性亚甲蓝的渗透具有开关控制作用的功能化改性。Wang Yi－Chieh以过氧化苯甲酰（BPO）为引发剂，环己烷作溶剂，将甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝到聚－4－甲基－1－戊烯上，然后浇铸制膜，用作醇／水的渗透汽化分离膜。