[发明专利]一种聚氨酯制品表面改性的方法

说明书

本发明提供了一种聚氨酯制品表面改性的方法，所述的方法为：将聚乙二醇施加于聚氨酯制品表面，再将施加有聚乙二醇的聚氨酯制品置于等离子体发生装置中进行等离子体气体表面改性处理，设置等离子体发生装置的功率为10～1500w、处理时间为0.5～120min，之后将经过等离子体气体表面改性处理的聚氨酯制品用丙酮或去离子水洗涤，室温下干燥，即得成品；用本发明方法处理的聚氨酯制品，能够有效提高浸润性和粘结性，与现有的聚氨酯表面改性技术相比，该方法还具有操作方便，工艺简单，加工速度快，处理效果好，成本低，不易引起环境污染，节能降排，更适合工业化生产的优点。

(一)技术领域

本发明属于高分子材料改性技术领域，具体涉及一种聚氨酯制品表面改性的方法。

(二)背景技术

聚氨酯(Polyurethane,UP)是由带双羟端基的单体或低聚物多元醇与二异或多异氰酸酯聚合形成的共聚物，其分子链由软段和硬段组成，低聚物多元醇(聚醚、聚酯等)构成软段，多异氰酸酯和小分子扩链剂(二胺或二醇)构成硬段。通过改变分子链中软硬段的组成成分(多元醇、多异氰酸酯、扩链剂或交联剂)及其比率可以改变聚氨酯的物理化学性能。聚氨酯弹性体可用于滚筒、传送带、软管、汽车零件、鞋底、合成皮革、电线电缆和医用人工脏器等；软质泡沫体可用于车辆、居室、服装的衬垫；硬质泡沫体可用于隔热、吸音、包装、绝缘以及低发泡合成木材；涂料可用于高级车辆、家具、木和金属防护、水池水坝和建筑防渗漏材料、以及织物涂层等；胶粘剂对金属、玻璃、陶瓷、皮革、纤维等都有良好的粘着力。此外，聚氨酯还可制成乳液、磁性材料等。聚氨酯树脂(Polyurethane Resin)作为一种具有高强度、抗撕裂、耐磨等特性的高分子材料，在日常生活、工农业生产、医学等领域具有广泛应用。

但是，由于聚氨酯的表面自由能极低，结晶度大以及结构对称度高，导致其表面能低，表面浸润性和可粘结性极差，限制了聚氨酯和基底材料的复合，特别是聚氨酯薄膜和其他骨架材料的粘结，因而直接影响了聚氨酯在粘结、印染、生物相容等方面的应用。为此，可通过对聚氨酯壁面进行接枝改性等方法提高聚氨酯与其他材料的粘结性。目前，聚氨酯接枝改性的方法很多，主要包括化学法处理后接枝改性和物理法处理后接枝改性两大类。

化学法处理聚氨酯通过化学试剂与聚氨酯表面发生强氧化或腐蚀作用，使其表面的分子被氧化或扯去部分基团，在材料表面引入了羰基，羧基，磺酸等极性基团，增加了表面与胶的粘附性。另外，由于扯掉了一部分基团，使得表面粗糙度增加。综合起来，改善了聚氨酯的非极性及浸润性，增加了粘附性。此法工艺简单，成本低，是工业上聚氨酯制品表面改性的主要方法。但是，该反应过程难以控制，对聚氨酯自身性能影响很大，而且会带来环境问题。

物理法包括低温等离子体处理法，电子束辐射法，准分子激光处理法和高能辐射法等。物理法处理聚氨酯可以在不改变原有聚合物固有介质的前提下改善其物理和化学性质，因而得到人们的广泛关注。其中，低温等离子处理法属于干式处理，具有节能，无公害，处理时间短，效率高，处理后材料表面的均匀性好，以及材料表面能改变的同时基体性能不受影响的优点。低温等离子处理法主要是利用低温等离子体中的活性粒子轰击材料表面，使材料表面分子的化学键被打开，并与等离子体中的自由基相结合，在材料表面形成极性基团。通过低温等离子处理法处理后，材料表面增加了大量极性基团，从而能够显著提高聚氨酯表面的粘结性，吸湿性和染色性。

虽然高效的等离子体处理可以提高聚氨酯表面的润湿性和粘结性能，但也存在明显不足，例如不能对聚氨酯表面进行分子设计，不能对功能性官能团进行空间分配以及经等离子体处理后聚氨酯表面在空气中具有老化效应，这些不足虽然可以通过对聚氨酯表面进行等离 子体诱导聚合和沉积等方法进行部分解决，但是仍然存在原有单体的功能性基团难以保持，以及难以保证沉积物按规定化学和物理结构在聚氨酯表面上沉积等问题。目前，常用的方法是聚氨酯经等离子体处理后，与活性单体混合，在紫外光、热等作用下引发接枝共聚，此种方法仍然需要利用化学聚合的方法，受到单体物质，单体浓度，溶剂，接枝温度以及基材的结晶和厚度的影响，难以确定条件和工艺。

(三)发明内容