热敏高分子涂层的低温等离子体聚合分析

【摘要】基于大气压环境下，介质阻挡放电能生成等离子体，逐渐成为了诸多学者的研究重点。伴随着等离子体技术的不断发展，等离子体表面处理、聚合、接枝也得到了进一步的改进,在连续工业生产中应用广泛。介质阻挡放电主要由微放电构成,其在时间、空间上的分布无规律性。当介质阻挡放电处于均匀分布时,所形成的等离子体也较为均匀,故材料表面改性显得尤为必要，已成为了近年来研究的时政热点。本文主要立足于介质阻挡放电角度，深入探究其放电机制，分析均匀放电形成条件,对N-异丙基丙烯酰胺、2-甲氧基乙氧基的温敏聚合物进行系统研究。

　　【关键词】热敏高分子；低温等离子体；聚合分析

　　在现阶段，等离子体技术在生产、生活等领域应用越来越广泛。等离子体材料表面改性较为方便、清洁，不受环境干扰，对材料种类无限制。采用等离子体聚合方,经由Ar气，将N-异丙基丙烯酞胺单体携带，步入反应区域,在载玻片、聚苯乙烯表面制取N-异丙基丙烯酞胺聚合物,并在红外光谱作用下,利用X射线光电子能谱、扫描电子显微镜等手段，可观察到薄膜表面呈条状结构。将聚合薄膜表面温度进行合理调整,应用接触角测定仪测量接触角,可证明接触角在32℃左右易出现相的变化。

　　1、低温等离子体概述

　　低温等离子体主要是指在工业设备或实验室中，经由高温燃烧或气体放电而生成的部分电离气体，多为弱电离，与其他物质存在相互作用。从物理角度出发,低温等离子体主主要涵盖三类：第一，冷等离子体；第二，热等离子体；第三，燃烧等离子体。在现阶段，低温等离子体在工业上应用广泛,有学者将冷等离子体、热等离子体统称为工业等离子体。一般情况下，低温等离子体主要产生方法包括四种：一是气体放电，二是射线辐照，三是光电离，四是热电离。在实验室或工业生产中，高浓度等离子体主要经由交流或直流电源生成气体放电而获取，具有一定的稳定性。而低温等离子体多由气体放电形式生成。立足于放电机理,气体放电等离子体包括六种形式：一是辉光放电，二是介质阻挡放电，三是，四是微波放电，五是电弧放电，六是高频放电。低温等离子体气体放电性质与电场种类、参数相关。

　　2、不同环境下N-异丙基丙烯酞胺聚合分析

　　2.1N-异丙基丙烯酞胺在真空环境下的聚合分析

　　针对等离子体聚合装置设计而言，为了促使基体材料表面获取N-异丙基丙烯酸胺聚合薄膜,故将一个盛有N-异丙基丙烯酞胺的溶液瓶置入反应腔与Ar气瓶间，在真空环境下可实现单体等离子体聚合（详见图1）。在常温下，N-异丙基丙烯酞胺呈白色晶体,可溶于水，制作的功能膜温度敏感性能高，对凝胶渗透色谱、液相色谱填料具有控制作用，可用作温度增稠剂、伤口贴、电阻墨水、防染剂等。而就聚N-异丙基丙烯酞胺而言，属于一种热敏高分子材料,生理相容性好，相分离特性显著,在物质分离提纯、药物控释等方应用广泛。基于真空环境下,经由聚苯乙烯、载玻片作用下,借助气体放电生成的等离子体，可进行单体N-异丙基丙烯酞胺聚合,采用扫描电子显微镜，可分析形貌变化状况。

　　2.2N-异丙基丙烯酞胺在大气压下的聚合分析

　　基于大气压环境下,经由介质阻挡放电，可实现N-异丙基丙烯酞胺聚合,主要通过载玻片与聚苯乙烯的表面获取薄膜。在聚合过程中，可将一个盛有N-异丙基丙烯的溶液瓶设置在放电区域与Ar气瓶间。当完全释放Ar气瓶内的气体后,经由长导管（溶液瓶）侵入溶液,再经短导管将其导出,进而在放电区域置入N-异丙基丙烯酸胺单体。

　　3、低温等离子体材料表面改性与聚合薄膜性能分析

　　3.1低温等离子体聚合N-异丙基丙烯酞胺分析

　　采用上海物竞化工科技有限公司生产的N-异丙基丙烯酞胺，应用NIPAAm晶体配制溶液、去离子水,以载玻片、聚苯乙烯为基片,水溶液NIPAAm质量浓度确保为45g/L左右。首先,取室温26℃,基于特定大气压真空（0.1atm）下,以Ar气携带模式在真空腔中引入单体,经由等离子体聚合形式获取N-异丙基丙烯酞胺聚合薄膜。需要注意的是，在反应过程中,样品聚合时间必须要进行分文别类。分别设置处理时间为10、20、30、40min，可获取Ar气流量，均为1L/min。接着，测量样品表面水接触角。此时，环境温度为30℃，在样品上取不同的点，计算每点接触角，依据不同的聚合时间，进而将其绘制成曲线。于10-40min，聚苯乙烯改性处理后的表面润湿性不同。随后，对N-异丙基丙烯酞胺作聚合处理。采用6个样品,设置5、10、15、20、25、30min六个聚合时间，取6个点测量接触角。结果显示，聚合时间越长,薄膜越厚,接触角呈增大趋势,多因采用亲水性材料,导致水滴在其表面的渗透性增加。此外，载玻片经聚合处理后其表面导入了氮元素，其成分中包含N-异丙基丙烯酞胺单体及聚合物。

　　结束语

　　综上所述，本文应用等离子体聚合方式,获取N-异丙基丙烯酞胺聚合薄膜,经由扫描电子显微镜对其样品表面形貌进行观察,并探求聚合薄膜成分，借助温控装置与接触角测定仪，测量聚合薄膜热敏性，充分证明了聚N-异丙基丙烯酞胺的空间存在感。伴随着科学技术的不断发展,低温等离子体材料处理技术在生产、生活等领域得到了充分应用，相信其在其他领域将会得到更为广阔的应用空间。

　　【参考文献】

　　[1]许小艳.PVDF中空纤维膜低温等离子体改性及性能研究[D].兰州交通大学,2013.

　　[2]王洪艳.冷等离子体处理对木竹材胶合性能及纳米材料构筑的影响研究[D].南京林业大学,2013.

　　[3]李栋,谢学民,尹陆生等.聚四氟乙烯低温等离子体表面改性研究进展[J].有机氟工业,2011（01）:17-23.

　　[4]王春莲,陈浩,赵丽娜,王继库.低温等离子体在高分子材料表面改性中的应用[J].辽宁化工,2011（10）:1067-1069.

　　[5]尚成新,马驰,陈尔凡.低温等离子体技术在高分子材料中的应用研究进展[J].中国塑料,2011（10）:14-18.