暗区表面光接枝化学及技术研究

论文摘要

二苯甲酮(BP)在紫外光照下激发并夺取活泼氢的反应是一个典型的光还原反应，被广泛应用于表面光接枝及光聚合领域。但是，到目前为止，BP的光还原反应被公认为仅发生在紫外光直接照射区域。这使得该反应在被应用于表面光接枝时受到了较大限制，对那些在紫外光照下不稳定的材料及一些因结构复杂而不能使每个面受到均匀光照的材料无能为力。另外，当该反应应用于光聚合领域时，对一些单体及聚合物在紫外光照下不稳定的体系同样不适用。因此，若能使BP的激发与夺氢还原反应分离在两个不同区域发生，则以上问题均能得到很好解决。本文利用一种自制的反应器实现了将BP光还原反应分隔在不同区域进行的想法，发现了所谓的“暗区光还原反应”；并且在研究暗区光还原反应的基础上，对其在光接枝领域中的应用进行了详细的分析探讨，提出了“暗区光接枝聚合反应”。由于暗区光还原反应及暗区光接枝聚合反应中激发态BP迁移距离受到浓差扩散速率的限制，本文中还发明了一种循环反应装置，依靠蠕动泵的推动来提高激发态BP的迁移速率，并在此基础上提出了“远程暗区光还原反应”和“远程暗区光接枝聚合反应”。主要工作如下： 1．暗区光还原反应 在以低密度聚乙烯(LDPE)膜作基材的情况下，在特制的反应器中将BP光还原反应中的激发与夺氢反应分隔在光照区和暗区进行，从而实现

论文目录

• 第一章 绪论
• 1.1 光接枝技术的化学原理
• 1.1.1 自由基转移法（加光引发剂）
• 1.1.2 氢消除反应法（加光引发剂）
• 1.1.3 聚合物受UV照射分解法（不加光引发剂）
• 1.2 光接枝实施方法简介
• 1.2.1 气相法
• 1.2.2 液相法
• 1.2.3 连续液相法
• 1.2.4 本体接枝法
• 1.3 光接枝聚合物的分离
• 1.4 光接枝结果的表征
• 1.4.1 红外光谱的测定
• 1.4.2 水接触角的测定
• 1.4.3 接枝表面形态观察
• 1.5 光接枝技术的应用
• 1.6 光接枝反应的影响因素
• 1.6.1 聚合物基体
• 1.6.2 光敏剂（或光引发剂）
• 1.6.3 接枝单体
• 1.6.4 溶剂
• 1.6.5 接枝方法
• 1.6.6 氧
• 1.7 复杂结构高分子材料表面改性
• 1.8 高分子分离膜改性
• 1.8.1 分离膜的接枝改性技术
• 1.8.1.1 分离膜的化学接枝改性
• 1.8.1.2 分离膜的辐射和等离子体接枝改性
• 1.8.1.2.1 辐射接枝改性
• 1.8.1.2.2 等离子体接枝
• 1.8.2 光接枝在分离膜中的应用
• 1.9 本课题的提出、方案及意义
• 参考文献
• 第二章 暗区光还原反应
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 主要药品及试剂
• 2.2.2 暗区光还原反应（偶合反应）
• 2.2.2.1 气相过程
• 2.2.2.2 液相过程
• 2.2.2.3 休眠基后续反应
• 2.2.3 暗区光接枝聚合
• 2.2.3.1 气相过程
• 2.2.3.2 液相过程
• 2.2.4 测试表征
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 暗区光还原反应（偶合反应）
• 2.3.1.1 暗区光还原反应产物鉴定
• 2.3.1.1.1 气相过程
• 2.3.1.1.2 液相过程
• 2.3.1.2 暗区光还原反应规律
• 2.3.1.2.1 反应时间的影响
• 2.3.1.2.2 反应温度的影响
• 2.3.1.2.3 基材与光照区距离的影响
• 2.3.1.3 休眠基引发功能
• 2.3.1.4 反应机理相关问题探讨
• 2.3.1.4.1 激发态二苯甲酮扩散速率的计算
• 2.3.1.4.2 二苯甲酮低温时间分辨磷光分析
• 2.3.1.5 扩展实验
• 2.3.2 暗区光接枝聚合
• 2.3.2.1 暗区光接枝反应聚合鉴定
• 2.3.2.1.1 气相过程
• 2.3.2.1.2 液相过程
• 2.3.2.2 暗区光接枝聚合规律
• 2.3.2.2.1 反应时间的影响
• 2.3.2.2.2 反应温度的影响
• 2.3.2.2.3 基材与光照区距离的影响
• 2.3.2.2.4 紫外光源的影响
• 2.3.2.2.5 引发剂的影响
• 2.3.2.2.6 单体的影响
• 2.3.2.2.7 基材的影响
• 2.3.2.2.8 溶剂的影响
• 参考文献
• 第三章 远程暗区光接枝反应
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 主要药品及试剂
• 3.2.2 远程暗区光还原反应（偶合反应）
• 3.2.2.1 气相过程
• 3.2.2.2 液相过程
• 3.2.2.3 休眠基后续反应
• 3.2.3 远程暗区光接枝聚合
• 3.2.3.1 气相过程
• 3.2.3.2 液相过程
• 3.2.4 测试表征
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 远程暗区光还原反应
• 3.3.1.1 远程暗区光还原产物鉴定
• 3.3.1.1.1 气相过程
• 3.3.1.1.2 液相过程
• 3.3.1.2 远程暗区光还原反应规律
• 3.3.1.2.1 反应时间的影响
• 3.3.1.2.2 基材与光照区之间距离的影响
• 3.3.1.2.3 流速的影响
• 3.3.1.3 休眠基引发功能
• 3.3.1.4 扩展实验
• 3.3.2 远程暗区光接枝聚合
• 3.3.2.1 远程暗区光接枝聚合产物鉴定
• 3.3.2.1.1 气相过程
• 3.3.2.1.2 液相过程
• 3.3.2.2 远程暗区光接枝聚合规律
• 3.3.2.2.1 反应时间的影响
• 3.3.2.2.2 基材与光照区距离的影响
• 3.3.2.2.3 流速的影响
• 3.3.2.3 扩展实验
• 3.4 远程暗区表面光改性技术与等离子体表面改性技术的比较
• 3.5 小结
• 参考文献
• 第四章 暗区表面光改性技术在分离膜改性上应用探索
• 4.1 引言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 主要药品及试剂
• 4.2.2 核孔膜改性
• 4.2.2.1 暗区偶合 BP
• 4.2.2.2 远程暗区偶合 BP
• 4.2.2.3 热接枝 AA
• 4.2.3 中空纤维膜改性
• 4.2.3.1 远程暗区偶合 BP
• 4.2.3.2 热接枝 AA
• 4.2.3.3 热接枝 AM
• 4.2.4 测试表征
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 核孔膜改性
• 4.3.1.1 暗区光接枝改性
• 4.3.1.2 远程暗区光接枝改性
• 4.3.1.3 反应模型
• 4.3.2 中空纤维膜改性
• 4.3.2.1 偶合率及接枝率的反应时间依赖性
• 4.3.2.2 接枝 AA时光照时间对蛋白截留率及纯水通量的影响
• 4.3.2.3 接枝 AM时光照时间对蛋白截留率及纯水通量的影响
• 4.4 小结
• 参考文献
• 结论
• 致谢
• 研究成果及发表的学术论文
• 作者简介
• 导师简介