PET薄膜功能性表面的制备及应用研究

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聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)薄膜具有优良的理化性能,广泛应用于塑料包装、液晶显示、生物医用等领域。随着科技和经济的不断发展,普通的聚酯薄膜已不能完全满足人们的使用要求,因此,必须根据不同的使用领域,对PET薄膜进行必要的改性,从而开发出有特殊功能性的聚酯薄膜,例如高透聚酯薄膜,自清洁薄膜、抗菌包装薄膜、生物降解聚酯等。  本论文通过化学接枝和物理涂覆这两种方法,对PET薄膜表面进行改性。通过SI-ATRP法在聚酯薄膜表面接枝聚甲基丙烯酸十二氟庚酯-聚甲基丙烯酸甲酯(PDFHMA-PMMA)共聚物,聚苯乙烯-b-聚二甲基硅氧烷(PS-b-PDMS)嵌段共聚物,以在薄膜表面接枝疏水性共聚物,改善薄膜的疏水性能,并研究聚酯薄膜表面的润湿性能对微生物粘附的影响。获得疏水性 PET薄膜表面。通过傅里叶变换红外光谱(ATR/FTIR)、X射线光电子能谱(XPS)对接枝改性前后 PET薄膜的表面结构及组成进行表征,表明在PET薄膜表面成功接枝共聚物;接枝量计算、接触角测量表征表明:SI-ATRP聚合方法具有“活性”/可控的特征;改性后薄膜疏水性能均得到改善,表面接枝PDFHMA-PMMA和PS-b-PDMS共聚物后水接触角分别为99.5°和126°;通过细菌粘附实验,以大肠杆菌(E.coli)、金黄葡萄球菌(S.aureus)、枯草芽孢杆菌(B.subtilis)为实验菌种,考察接枝疏水性聚合物改性前后PET薄膜表面细菌的粘附性状况,实验结果表明,疏水改性后的聚酯薄膜表面细菌粘附量均有一定程度的减少,当水接触角为126°时,三种细菌的粘附量最低,较未改性薄膜分别降低了93.3%,90.1%,80.9%。  通过ATRP法合成PS-b-PDMS-b-PS三嵌段共聚物,采用Sol-Gel法制备硅烷偶联剂改性的SiO2溶胶,并通过旋转涂覆的方法在PET薄膜表面镀制一层增透膜,研究其对聚酯薄膜性能的影响。采用傅里叶变换红外光谱(ATR/FTIR)、核磁共振谱图(1H NMR)表征实验制备聚合物的化学组成及结构,表明成功合成所设计的聚合物。接触角测量表征表明:涂覆 PS-b-PDMS-b-PS共聚物和氟硅烷改性 SiO2后最大水接触角分别为120°和90.6°。利用扫描电子显微镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)观察改性前后PET薄膜的表面形貌,PET薄膜表面均匀覆盖致密的聚合物层。利用透光率/雾度测试仪、紫外-可见光分光光度仪测试涂覆改性后PET薄膜的透光率,由于薄膜表面旋涂低折光指数且具有孔隙的增透膜,聚酯薄膜光学性能显著改善,涂覆改性SiO2溶胶后的PET薄膜透光率甚至达到94%。  以上分析结果均表明,通过表面接枝和旋转涂覆的方法使PET薄膜的表面性能得到有效的改善,获得了功能性的PET薄膜表面。
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