专栏名称: 高分子科技

高分子科技®做为全球高分子产业门户及创新平台“中国聚合物网www.polymer.cn”的新锐媒体，实时报道高分子科学前沿动态，关注和分享新材料、新工艺、新技术、新设备等一线科技创新设计、解决方案，促进产学研及市场一体化合作的共同发展。

青岛大学宁新教授团队 CEJ：通过界面大分子植入制备耐久双亲性聚丙烯微纳米纤维材料

高分子科技 · 公众号 · 化学 · 2025-03-18 11:59

正文

点击上方 “ 蓝字 ” 一键订阅

近日， 青岛大学宁新教授团队 在双亲性聚丙烯超细纤维材料的连续化制备技术上取得进展，在《 Chemical Engineering Journal 》期刊上发表了题为 “Polypropylene durable amphiphilicity through interfacial macromolecular implantation” 的研究论文并相关专利申报。该研究报道了一种工业化可行的双组份纤维纺丝和后处理工艺以制备具有耐久表面双亲性的聚丙烯（ PP ）超细纤维及非织造材料。如图 1 流程图所示，在双组份熔融纺丝过程中，两种组份熔体界面上发生了分子链相互扩散，改性聚乙烯醇（ PVA ）共聚物的部分大分子链段被植入到 PP 界面相，并随着纤维冷却固化被锚定在 PP 纤维表面，这是 PP 纤维具有亲水性的原因。热水（ 95 ℃ ）处理去除 PP 纤维表面游离的 PVA ，得到 PP 超细纤维，但并不会改变锚定 PVA 亲水链段带来的亲水效果； DMSO 处理（ 65 ℃ ）则可进一步提取 PP 表面上锚定较浅的 PVA 链或将其掩埋进 PP 内部，使 PP 纤维表面再转化为亲油性和疏水性。此外， PVA 可回收再利用，回收后的 PVA 组成、分子结构、热性能与原料一致。

理论上，这种新型大分子界面植入机制可以拓展到其他高分子熔体加工工艺（熔融共挤出、多层吹塑等），其他双组份纺丝配置（并列型 side by side 、皮芯型 sheath/core 、橘瓣型 segmented pie 、海岛型 island/sea 等）以及其他疏水聚合物材料（聚烯烃、聚酯等）改性技术上，从而具有广谱的材料应用研究指导意义。

图 1 亲 / 疏水 PP 微纳米纤维非织造材料制备工艺流程、大分子界面植入机制示意图；（ a ） PVA/PP 海岛纤维，（ b ） PP-w ，（ c ） PP-d ，（ d ） PP-w-d 微纳米纤维无纺布的 SEM 图像

图 2a-d 中， XRD 、 TG 、 DSC 以及 PVA 提取后的失重率测试结果均协同一致表明， PVA/PP 海岛纤维经热水或 DMSO 多次反复处理后， PVA 几乎被完全去除。经热水处理后得到的 PP-w 纤维表现出反复持久的亲水性，并由此带给非织造材料显著的水相毛细芯吸效应（图 2e ），属于双亲性（ Amphiphilic ）材料。而经 DMSO 直接处理或热水处理后再进一步 DMSO 处理得到的 PP-d 、 PP-w-d 纤维则再次表现出疏水性。

在机理研究中，通过 ATR-FTIR 和 XPS 这两种经典的分子层级的表面测试技术才得以检测到 PP 微纳米纤维表面成分中仍然存在 -OH （ O 元素）（多次测量可复现）。 PP-w 样品表面 O 元素含量为 12.6% ，这是由于锚定的 PVA 分子链部分暴露在表面，表现出亲水性； PP-d 和 PP-w-d 样品氧元素含量分别为 5.9% 和 5.7% ，说明 DMSO 由于特殊的氢键作用会进一步提取表面锚定较少的 PVA 分子链，但不能完全去除 PP 表面内部锚定的 PVA 分子链或者引起 PP 溶胀使 PVA 分子链进一步内化到 PP 表面内部，使其仍然处于 ATR-FTIR 和 XPS 技术的检测精度范围内，宏观表面却表现为疏水性（如图 2 （ g-i ）所示）。

图 2 PP 纤维非织造材料 的（a） XRD 谱图， （b） TG 曲线， （c） DSC 曲线， （d） PVA 提取后的失重率， （

青岛大学宁新教授团队 CEJ：通过界面大分子植入制备耐久双亲性聚丙烯微纳米纤维材料

正文

请到「今天看啥」查看全文