微波等离子体诱导聚乙烯表面接枝甲基丙烯酸甲酯

聚乙烯（ＰＥ）通常作为性能优良的薄膜材料被广泛使用,但由于其表面能低,导致表面亲水性差,粘结性弱,染色性能、印刷性能等很不理想［１,２］．在高分子材料的各种表面改性方法中,接枝共聚是一种很有效的途径［３～５］．本文探讨了用微波冷等离子体激活聚乙烯表面...     

材料表面性质调控细胞黏附

生物医用材料旨在通过调控材料和细胞之间的相互作用来实现组织的再生和修复。黏附过程直接决定了细胞是否能够充分发挥生物学性能,因此通过对材料表面的物理和化学改性来调控细胞黏附,对于生物材料具有至关重要的意义,也是非常活跃的研究热点。材料表面物理改性通常通过对包括表面粗糙度、形貌、模量和多孔结构等物理性质的调控,为细胞构建适合黏附的材料表面。而化学改性则借助于表面电荷及亲疏水性调控、促黏分子修饰等化学手段来提高材料表面与细胞间的相互作用力,进而促进细胞黏附。近年来,材料表面调控细胞黏附的研究取得了许多新的突破性进展。例如在传统的促黏分子表面修饰之外,人们逐步发现对促黏分子序构的精准调控也可以有效地提高材料表面的促黏性能。而刺激响应性表面则可以根据外界信号的刺激,使得材料表面在促黏和抗黏之间实现智能的转换。本文从物理改性、化学修饰、刺激响应性表面构建等角度出发,全面总结和讨论了材料表面性质对细胞黏附的调控作用,梳理了材料表面的设计思路,多种材料表面的修饰改性方法等最新进展,并展望了未来材料表面对细胞黏附的调控思路。     

改性高分子超滤膜的研究进展

随着超滤膜技术的发展,人们对膜材料的性能不断提出新的要求,其中改善膜的亲水性,提高膜的抗污染能力已成为有待解决的迫切问题.由于单一的膜材料很难同时具有良好的亲水性、成膜性、热稳定性、化学稳定性、耐酸碱性、耐微生物性侵蚀、耐氧化性和较好的机械强度等优点,因此采用膜材料改性或膜表面改性的方法来提高膜的性能,是解决这一问题的关键.本文介绍了目前国内外高分子超滤膜材料改性中常用的化学改性和物理改性方法.其中,化学改性可以通过膜材料和膜表面的化学改性来实现;而物理改性则主要是通过材料改性来实现.     

抗凝血高分子生物材料的表面设计

生物材料,尤其是血液接触材料,满足抗凝血性能是临床应用的首要前提。采用表面改性策略来提高材料表面的抗凝血性能,简单易行。表面改性主要包括表面设计和方法设计两个方面。本文对抗凝血性高分子生物材料的表面设计各类方法进行了综述,其中包括材料表面的微相分离结构、材料的负电荷表面设计、材料的亲(疏)水性表面设计、材料的生物活性化表面设计和材料的内皮细胞化表面设计等等,并重点阐述了两性离子的抗凝血表面设计。     

富锂锰基正极材料的表面改性研究进展

随着电动汽车和储能电站等电力设备的快速发展,对高能量密度的锂离子电池的需求日益增加.高比容量（>250 mAh·g^-1）的富锂锰基正极材料,有望成为锂离子电池实现高比能量（>350 Wh·kg^-1）的关键正极材料.富锂锰基正极材料的Li₂MnO₃相和晶格氧参与电化学反应使其拥有了高容量,但这也导致表面结构和成分容易发生变化,进而造成富锂锰基正极材料存在着诸如首次库伦效率低、倍率性能差和循环后电压和容量衰减严重等问题.因此,本文综述了富锂锰基正极材料的表面包覆、表面掺杂和表面化学处理三种表面改性方法,并进一步讨论了三种表面改性方法对材料性能提升的机制机理和优缺点.在此基础上,介绍了近些年基于多方法的表面联合改性工作.通过对富锂锰基正极材料进行表面联合改性,不仅可以改善其结构稳定性和抑制电极/电解液界面副反应,而且可以缓解其在循环过程中不断发生的结构转变和晶格氧的析出问题.最后,对富锂锰基正极材料表面改性研究方向进行了总结和展望.     

活性炭电极材料的表面改性和性能

以硝酸、双氧水、氨水三种化学试剂分别对活性炭进行表面改性, 用N2吸附法和FTIR表征炭材料改性前后孔结构和表面官能团的变化. 制备了以改性活性炭为电极材料, KOH溶液为电解质的模拟双电层电容器. 用恒流充放电、循环伏安、交流阻抗等方法考察了双电层电容器的电化学性能. 结果表明, 改性活性炭比表面积和平均孔径有所降低, 并且在炭材料表面引入了含氧或含氮官能团, 如—OH、>CO、—NH2等, 使炭材料的润湿性增强、电阻减小、电化学性能显著提高. 用65%硝酸改性后炭材料的比容量最高达到250 F·g-1, 比原样炭提高了72.4%; 实验电容器的漏电流急剧下降, 只有3-18 μA, 为原来电容器的漏电流(371 μA)的0.8%-4.9%.     

抗凝血生物材料*

本文对抗凝血材料的研究进展进行了综述,着重介绍了血栓形成及凝血机理、提高生物材料表面抗凝血性能的改性材料和改性技术、抗凝血材料的表征等几方面的内容;分析了当前抗凝血材料研究中存在的问题,并对今后从分子水平上设计新型抗凝血材料进行了展望。     

超高分子量聚乙烯纤维表面改性的研究进展

超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维具有诸多优异性能,因此被广泛应用于纤维增强复合材料(FRP)。但是由于UHMWPE纤维表面光滑且无极性基团,与树脂基体粘接性差,可通过纤维表面改性有效提高FRP的界面强度,进而提升材料性能。本文总结了近几年基于化学处理、等离子体处理、电晕放电和辐射引发表面接枝等方法对UHMWPE纤维表面改性的研究进展,并对改性方法的发展进行了展望。     

PVDF膜改性的方法研究

本文介绍了目前国内外聚偏氟乙烯(PVDF)超滤膜改性中常用的膜表面改性方法和膜材料改性方法。PVDF膜表面改性主要通过膜表面的物理改性、磺化改性、表面接枝改性、光化学改性、低温等离子体改性等方法来实现;而PVDF膜材料的改性主要是通过PVDF与亲水性高分子材料或小分子无机粒子的共混以及膜材料本体的化学改性来实现。改性PVDF膜的亲水性增强,使水通量增加,提高了机械性能,改善了抗污染性,增加了膜的使用寿命。     

聚多巴胺在生物材料表面改性中的应用

海洋生物贻贝通过其足腺分泌的具有超强黏附性能的蛋白,可在海水等潮湿环境中牢固黏附在各种材料的表面。受此黏附蛋白的启发,研究发现聚多巴胺(PDA)具有类似于贻贝黏附蛋白的结构和超强黏附性能。在碱性条件下,PDA可在各种材料的表面迅速成膜,其中含有大量亲水的羟基和氨基官能团,可提高材料表面的亲水性和化学多功能性;PDA可作为中间层,在基底材料表面强力结合功能分子。由于PDA的形成过程简单且不需要有机溶剂,近年来常被应用于材料的表面改性。此外,由于PDA可促进细胞的黏附,具有良好的生物相容性,在生物材料表面改性中也有较多的应用。本文将综述PDA的黏附机理及其在生物材料表面改性中的应用,并提出PDA在生物材料表面改性应用中的展望及研究过程中存在的问题,为PDA在生物材料和组织工程中的应用提供参考。     

不同磺化及碱处理聚醚醚酮的表面化学组成及体外生物活性评价

提出一种酸碱结合改性聚醚醚酮（PEEK）方法,并评价其对PEEK表面类骨磷灰石形成的影响.结果表明,通过磺化处理引入-SO₃H,显著改善了样品的亲水性,且磺化程度与H₂SO₄浓度和磺化反应时间成正比,并影响样品的表面形貌.质量分数为85% H₂SO₄处理30 min的PEEK-S具有较好的改性效果.将PEEK-S进一步用NaOH处理,可继续引入Na元素并提高样品的亲水性,但会受处理时间的影响.模拟体液（SBF）浸泡的生物活性评价结果表明,磺化后碱处理24 h的PEEK-Na具有快速的类骨磷灰石沉积能力,浸泡3 d的样品表面即可完全被沉积的类骨磷灰石覆盖,表现出较佳的生物活性.此酸碱双重改性方法操作简单,可大幅度提升PEEK的生物活性,具有较好的应用前景.     

等离子体改性CuO/γ-Al_2O_3催化剂催化低浓度甲烷燃烧性能

为了研究CuO/γ-Al_2O_3催化低浓度甲烷燃烧性能,采用普通浸渍法和低温等离子体改性的方法分别制备了CuO/γ-Al_2O_3和CuO/γ-Al_2O_3-P催化剂,并用于低浓度甲烷燃烧,考察了Cu负载量和等离子体改性工艺对其催化活性的影响。结果表明,Cu负载量为7%时,催化剂的活性最强。改性气体、气体空速、放电电压、放电频率、等离子体处理时间均是影响催化剂活性的因素。氧气适合用作催化剂的改性气体,而氮气不宜作为改性气体使用。氧气作为改性气体时,最佳的改性工艺条件为峰峰值电压45 kV、放电频率14.71 kHz、等离子体处理时间30 min、氧气空速20 mL/(min·g)。在此工艺条件下制备的催化剂用于低浓度甲烷催化燃烧,可使t10降低23℃、t50降低6℃、t90降低19℃,同时,可使反应的活化能由79.27 kJ/mol降低为76.12 kJ/mol。催化剂的SEM、BET、XRD、XPS、H_2-TPR表征结果表明,等离子体对催化剂的改性作用主要在于增大了催化剂的比表面积、促使催化剂中Cu周围电子云密度降低及体相氧向表面氧迁移,从而利于甲烷在催化剂表面的吸附、活化和转化。     

疏水性聚丙烯酸酯人工晶状体的低温等离子体改性

通过低温等离子体表面改性技术对疏水性聚丙烯酸酯人工晶状体进行表面改性, 并对改性前后材料的表面结构、形貌和光学性能进行了表征. 静态水接触角结果显示, 经过氨等离子体处理后的人工晶状体亲水性效果最好, 同时最佳的改性时间为120 s, 改性功率为150 W. XPS分析结果进一步证实, 经等离子体处理后, 在人工晶状体表面引入了极性基团. 原子显微镜观察结果显示, 改性后材料表面更加凹凸不平, 粗糙度显著增加而透光率变化很小, 但过大功率改性的样品透光率明显下降. 时效性测试结果表明, 人工晶状体在改性14 d后疏水性恢复趋于稳定.     

氢氧化钠-氟硅酸铵改性HZSM-5催化甲醇制丙烯

首次将氢氧化钠-氟硅酸铵复合改性应用于甲醇制丙烯(MTP)催化剂的制备中. 采用X射线衍射(XRD)、X 射线荧光光谱(XRF)、N₂吸附-脱附、透射电镜(TEM)、NH₃程序升温脱附(NH₃-TPD)等测试技术对改性前后HZSM-5分子筛催化剂的晶体结构、元素组成、织构性质、酸性质等进行了表征. 结果表明, 采用氢氧化钠-氟硅酸铵复合改性不仅可以提高催化剂的介孔孔容, 还能有效调变催化剂的酸性. 复合改性方法成功克服了单纯碱处理容易破坏分子筛的骨架结构、单纯氟硅酸铵改性因受扩散限制仅限于修饰分子筛外表面的缺点. 改性后HZSM-5 分子筛催化剂在MTP反应中的诱导期大大缩短, 在常压、反应温度为470 ℃、甲醇质量空速(WHSV)为2 h^-1的条件下, 初始丙烯选择性高达43%. 此外, 复合改性后HZSM-5分子筛在MTP反应中的稳定性大幅改善, 催化寿命延长至本体样品的3倍.     

低温等离子体处理聚酯(PET)表面润湿性与表面结构的研究

研究了O₂、N₂、He、Ar、H₂和CH₄气体低温等离子体改性聚酯(PET)的表面润湿性与表面结构的关系.用已知表面张力的液体测定接触角,作Zisman曲线,求得试样的临界表面张力γ_c;并按扩展的Fowkes式计算试样的表面张力γ_s及其三组分值γ_s^a(色散力)、γ_s^c(偶极矩力)和γ(氢键力),发现经O₂、N₂、He和Ar等离子体短时间处理的聚酯表面自由能显著增大,表面润湿性增强,主要是聚酯表面张力的氢键力成分的贡献,X射线光电子能谱分析表明,这是由于聚酯表面含氧或含氮极性基团增加所致.     

多孔材料表面修饰聚酰亚胺非对称混合基质膜对CO2/N2和CO2/CH4的气体分离

兼具高通量和高选择性的气体分离膜是研究膜分离材料的目标.采用相转化法制备了聚酰亚胺非对称膜,并将其作为基底膜材料,分别在其表面修饰掺有金属有机框架材料Cu₃(BTC)₂ (1, 3, 5-均苯三甲酸合铜),沸石咪唑酯骨架材料ZIF-8以及镁铝水滑石MgAl-LDHs的聚酰胺酸溶液,经热亚胺化后制成非对称混合基质膜.研究了该系列非对称混合基质膜的结构特性和对CO₂、CH₄和N₂气体分离性能;考察了ZIF-8的掺杂量对非对称混合基质膜透气性能的影响.结果表明非对称聚酰亚胺膜的表面修饰可有效地改变膜的表面性质,掺杂ZIF-8的非对称混合基质膜气体的透气性能和选择性都增加,且掺杂量为5% (w)时CO₂/N₂和CO₂/CH₄的理想选择性分别高达24和83,为合成高效的CO₂分离膜提供了借鉴.     

Microwave-assisted pyrolysis of CH4/N2 mixtures over activated carbon

The aim of this work was to study the microwave-assisted pyrolysis of CH₄ over an activated carbon, which acted as both microwave receptor and catalyst, and the influence of using different CH₄/N₂ ratios on the conversion of CH₄ to H₂. In order to compare the results obtained in the microwave oven, the pyrolysis was also carried out under conventional heating (electric furnace, EF). The effects of N₂, which enhanced significantly CH₄ conversion, differed depending on the heating device used. Under EF heating, N₂ seemed to have an effect similar to distribute the CH₄ molecules within the activated carbon bed. Under microwave heating (MW), the N₂, as well as distributing the CH₄ molecules, favoured the generation of energetic microplasmas, leading to higher conversions. The prevalence of one role over the other depended on the CH₄/N₂ ratio, the appearance of energetic microplasmas being favoured with high percentages of N₂. Consequently, CH₄ conversion was higher at low CH₄/N₂ ratios. Additionally, the formation of carbon nanofibres in experiments where a combination of N₂ and MW heating was used is also reported.     

Stability and ageing of plasma treated poly(tetrafluoroethylene) surfaces

In this study CO₂, H₂/H₂O and H₂O low pressure plasma treatment of poly(tetrafluoroethylene) (PTFE) foils and of thin plasma deposited fluorocarbon polymer (PDFP) films with a structure close to PTFE was investigated. The properties of the plasma were analyzed by mass spectroscopy (MS) and optical emission spectroscopy (OES). The modified fluorocarbon surfaces were characterized by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), atomic force microscopy (AFM), fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy, spectroscopic ellipsometry, electrokinetic measurements and dynamic contact angle measurements in order to find optimized treatment conditions. The results of the surface modification were compared with respect to the efficiency of the plasma treatment and the stability of the modification effect at different ambient conditions. It was shown that the H₂O plasma treatment is the most effective process for the intended modification. The hydrophobic PTFE surface was converted into a more hydrophilic one. The introduced radicals after the H₂O plasma treatment can be utilized subsequently for post plasma reactions such as grafting processes.     

Study of plasma-polymerization deposition of C2H2/CO2/H2 onto ethylene-co-propylene rubber membranes

Ethylene-co-propylene rubber (ERP) membranes were modified by use of acetylene/carbon dioxide/hydrogen (C₂H₂/CO₂/H₂) plasma-polymerization deposition. The influence of flow rate of gases, glow discharge power and deposition time on the amount of deposition was investigated. Infrared spectroscopy and scanning electron microscopy were employed to study the structure and surface morphology of the deposited EPR membrane. The water contact angle and the permeation property were examined as well. The results showed that deposition comprises oxygen-containing groups including >C=O and –OH, the hydrophilicity of EPR membrane was therefore improved. It was also found that the permeation coefficient of plasma modified EPR membrane decreased with the increase of the amount of deposition.     

Interfacially formed poly(N,N-dimethylaminoethyl methacrylate)/polysulfone composite membranes for CO2/N2 separation

Interfacially formed poly(N,N-dimethylaminoethyl methacrylate)/polysulfone (PDMAEMA/PSF) composite membranes were developed for CO₂/N₂ separation. A layer of PDMAEMA was deposited on a microporous PSF substrate by the solution coating technique, followed by crosslinking with p-xylylene dichloride (XDC) at the interface between the PDMAEMA solid layer and the crosslinking solution. The hydrophilicity and surface free energy of the membranes were analyzed by contact angle measurements with different probe liquids. The permselectivity of the membrane was shown to be affected by the PDMAEMA deposition time, interfacial crosslinking reaction time, and the PDMAEMA and XDC concentrations in the polymer coating solution and the crosslinking solution, respectively. The composite membrane showed a CO₂ permeance of 85 GPU and a CO₂/N₂ ideal separation factor of 50 at 23 °C and 0.41 MPa of CO₂ feed pressure.