超高分子量聚乙烯表面仿生多孔结构的制备及其摩擦学性能研究(4)
材料。
1.2.3 离子注入改性
离子注入，即以高能离子束注入基材内的近表面区，受到固体材料的抵抗而速度慢慢减低下来，并最终停留在固体材料中从而改变表面性能的过程。其基本原理是：用能量为100keV量级的离子束入射到材料中去，离子束与材料中的原子或分子将发生一系列物理的和化学的相互作用，入射离子逐渐损失能量，最后停留在材料中，并引起材料表面成分、结构和性能发生变化，从而优化材料表面性能，或获得某些新的优异性能。此项高新技术由于其独特而突出的优点，已经在半导体材料掺杂，金属、陶瓷、高分子聚合物等的表面改性上获得了极为广泛的应用，取得了巨大的经济效益和社会效益。
1.2.4 接枝改性
接枝是指大分子链上通过化学键结合适当的支链或功能性侧基的反应，所形成的产物称作接枝共聚物。接枝共聚物的性能决定于主链和支链的组成，结构，长度以及支链数。长支链的接枝物类似共混物，支链短而多，大接枝物则类似无规共聚物。通过共聚，可将两种性质不同的聚合物接枝在一起，形成性能特殊的接枝物。接枝共聚反应首先要形成活性接枝点，各种聚合的引发剂或催化剂都能为接枝共聚提供活性种，而后产生接枝点。活性点处于链的末端，聚合后将形成嵌段共聚物；活性点处于链段中间，聚合后才形成接枝共聚物。
因此，聚合物的接枝改性，已成为扩大聚合物应用领域，改善高分子材料性能的一种简单又行之有效的方法。
1.2.4.1 聚乙烯的表面光接枝改性
聚乙烯(PE) 质优、价廉、用途广。但其表面能低、化学惰性、润湿性、粘接性、染色性、防雾性、生物相容性等功能化性能较差[3]致使应用范围受到一定的限制。因此，对聚乙烯表面进行功能化改性越来越受到重视，以此来改变其表面化学组成、增加表面能，提高表面润湿性和粘结性等[4]。
迄今为止，已经发展了多种化学或物理的表面改性方法，如用电晕放电、辉光放电或酸蚀等的表面氧化处理[5]、等离子体处理[6]，利用表面活性剂、表面化学反应[7]以及用高能辐射[8]、紫外光(UV) [9]等引发的表面接枝聚合。上述方法中，光接枝聚合具有突出的优点，既能使表面改性，又可保持其本体性能。另外紫外光辐射接枝的光源以及设备成本低，易于连续化操作，又由于紫外光比高能辐射对材料的穿透力差，故接枝聚合反应可严格地限定在材料的表面或亚表面进行，容易控制接枝层的厚度和反应深度；同时，因为所用的紫外光的能量比较低，不会损坏材料的本体性能；还可以控制反应只在单侧进行，因而适合于制备两侧性能不同的材料[10]。所以极具工业应用前景。
用光接枝法改性聚合物的研究始于50 年代，1957年Oster[11 ]用紫外光辐照将单体接枝到含有光敏剂的聚合物上。60和70年代，Howard[12]和Ogiwara[13]发展了两步法的表面光接枝技术，即先将光敏剂预覆在聚合物表面，再将乙烯基单体用紫外光辐照接枝。Tazuke等[14]采用液相接枝法将单体紫外光辐照接枝到聚乙烯膜表面，但该法效率低，辐照时间长，并生成许多均聚物。Allmer[15]等人发明了连续光接枝法，即先将膜或纤文经过含有单体和光敏剂的溶液，再在含有光敏剂和单体蒸汽的惰性气氛(N2)中进行紫外光辐照，它具有反应速度快，接枝效率高的特点，可望实现工业化。近来Ranby等[16-17]又研究了本体表面光接枝方法。
紫外光引发接枝聚合反应的首要条件是产生表面自由基。根据表面自由基产生方式的不同可以分为含光敏基团的聚合物分解、自由基链转移、羰基化合物的光还原、过氧化物的分解等。聚乙烯的表面光接枝就是利用紫外光引发单体在聚乙烯表面进行的接枝聚合遵循自由基聚合机理。由于聚乙烯碳原子较少，不易脱氢产生自由基，必须采用光敏剂或表面预氧化PE的紫外光辐照分解引发接枝聚合[18]。光敏剂吸收光能后产生激发念分子，夺取PE分子中的氢而产生自由基，如二苯甲酮及其衍生物。