[发明专利]聚丙烯膜表面构建二元图案的方法

说明书

本发明公开了一种聚丙烯膜表面构建二元图案的方法，该方法借助等离子体活化膜表面，在表面形成自由基并转化为过氧类基团，以此为反应位点，通过紫外光引发接枝聚合并结合光掩模将聚2‑甲基丙烯酰氧乙基磺基甜菜碱(PMED)一元图案化分子层键合到膜表面；接着，以二苯甲酮(BP)为光引发剂，利用紫外光引发接枝聚合将聚2‑甲基丙烯酰氧乙基磷酰胆碱(PMPC)分子层固定到膜表面，形成PMED与PMPC分子层间隔排列的二元图案化结构。所得PMED与PMPC分子层均是通过共价键合到膜表面，稳定性良好，膜的亲水性得到显著提升，且具备优良的抗血小板粘附性能和细胞相容性，为聚合物材料的功能化改性提供了一种有效的方法。

技术领域

本发明属于高分子膜材料表面改性技术领域，具体涉及一种聚丙烯膜表面改性的方法，更确切的说是通过等离子体处理结合两步紫外引发接枝聚合，在聚丙烯膜表面构建二元图案的方法。

背景技术

聚丙烯(PP)作为一种非常重要的聚烯烃材料，其在食品包装、水净化过滤、医用导管、医用储血袋以及汽车工业等方面具有广泛应用；与金属材料及陶瓷材料相比，其具有密度小、良好的耐酸碱腐蚀性、易加工成型等性质，然而，其表面较强的化学惰性和较差的生物相容性会影响其使用性能和寿命，具体表现为表面自由能低、明显的疏水性、抗血小板粘附性能差和细胞相容性差等，这限制了其在更多重要领域的应用。

材料的表面是其与外界各种环境发生相互作用的桥梁和媒介，其物理和化学性质对材料的使用性能有重要影响；针对高聚物材料存在的不足之处，可对其表面进行合理的修饰，在维持基材自身优良性质的基础上，使其获得所需求的理想性能；对PP膜进行表面改性，可有效提升其表面亲水性、抗血小板粘附性能和细胞相容性。目前，表面改性的方法包括表面物理涂覆、表面化学改性、臭氧活化处理、紫外光引发接枝聚合、表面自组装、高能辐射活化、自由基引发可控聚合和等离子体表面处理等技术，但通常所制得的涂层为单一聚合物构成的分子层，且表面平整无明显结构特征，所以PP膜表面性质的改变主要源于所用聚合物分子的化学活性和生物活性。当PP膜表面形成由两种聚合物分子层交替排列的二元图案化结构时，此时膜表面性质的改变不仅与所用物质的活性有关，而且与表面的结构特性相关，这种二元图案化结构会赋予表面更多独特的性能。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服PP膜表面膜层组成和结构单一化问题，提供一种以等离子体活化为基础，将紫外光引发接枝聚合与光掩模相结合，在PP膜表面构建由聚2-甲基丙烯酰氧乙基磺基甜菜碱(PMED)和聚2-甲基丙烯酰氧乙基磷酰胆碱(PMPC)聚合物分子层交替、规整排列的二元图案化结构，该方法所获得的膜层具备两种聚合物的化学性质，且具有独特的微结构，可有效改善PP膜的亲水性、血液相容性和细胞相容性。

解决上述技术问题所采用的技术方案由下述步骤组成：

1、射频氩气等离子体活化PP膜

将PP膜清洗干净后置于等离子体两电极之间的密闭腔体中，利用真空泵系统将腔体内压强抽至2Pa以下，然后利用氩气供给系统向腔体内充氩气至腔体内压强为30～60Pa，再利用射频放电激发氩气产生等离子体，等离子体的放电功率为10～50W，放电处理时间为60～300s，得到活化的PP膜。

2、构建一元图案

将活化的PP膜取出置于空气中10～20min后固定于玻璃板上，然后在活化PP膜表面铺展一层质量-体积浓度为1％～5％的MED乙醇溶液，覆盖光掩膜，在紫外光照射下接枝聚合0.5～2h，得到表面具有PMED一元图案化结构的PP膜。

3、构建二元图案

在具有PMED一元图案化结构的PP膜表面铺展一层质量-体积浓度为1％～5％的二苯甲酮(BP)的乙醇溶液，常温常压下自然晾干，然后再铺展一层质量-体积浓度为1％～5％的MPC的乙醇溶液，在紫外光照射下接枝聚合时间为0.5～2h，得到表面具有PMED/PMPC二元图案化结构的PP膜。