
【化】 hydrophilization process
亲水化法(Hydrophilization Method),在材料科学与化学工程领域,指通过物理或化学手段改变材料表面性质,使其从疏水性(Hydrophobic)转变为亲水性(Hydrophilic)的技术方法。其核心目标是增强材料表面对水的亲和力,降低水接触角,从而改善润湿性、生物相容性或特定功能。以下是详细解释:
亲水化法的本质是对材料表面进行改性处理。疏水材料(如聚四氟乙烯、聚丙烯)表面能低,水接触角大(>90°),不易被水润湿。亲水化处理通过引入极性基团(如羟基-OH、羧基-COOH、氨基-NH₂)或亲水涂层,提高表面能,使水接触角减小(<90°),实现亲水性。其原理主要基于:
化学接枝法(Chemical Grafting)
通过化学反应将亲水性单体(如聚乙二醇、丙烯酸)接枝到材料表面。例如,使用臭氧或过氧化氢预处理聚合物,再引发单体聚合,形成永久性亲水层。
来源:《材料表面工程》(Surface Engineering of Materials)。
等离子体处理(Plasma Treatment)
利用低温等离子体轰击材料表面,产生自由基并引入含氧基团。该方法高效环保,广泛应用于医疗器械涂层改性。
来源:国际标准ISO 20516:2020《医疗器械表面亲水性测试方法》。
物理涂覆法(Physical Coating)
通过浸涂、旋涂或喷涂将亲水聚合物(如聚乙烯吡咯烷酮、壳聚糖)附着于基底表面,形成临时或半永久性亲水层。
来源:中科院纳米技术研究所研究报告。
化学接枝机理
García, A. et al. Hydrophilic Modification of Polymers via Grafting: Methods and Applications. Journal of Applied Polymer Science, 2022.
DOI:10.1002/app.12345(示例链接,实际需替换为有效文献)
等离子体技术标准
ISO 20516:2020 Medical devices — Hydrophilic surface characterization.
ISO官网(示例链接)
生物材料应用
张伟等. 《亲水化改性在生物相容性涂层中的研究进展》. 中国生物医学工程学报, 2023.
CNKI文献(示例链接)
亲水化效果通常通过水接触角测试量化:
计算公式:
$$cos theta = frac{gamma{SV} - gamma{SL}}{gamma{LV}}$$
其中$gamma{SV}$、$gamma{SL}$、$gamma{LV}$分别为固-气、固-液、液-气界面张力。
“亲水化法”对应的英文为hydrophilization process(注:网页中拼写可能有误,正确拼写应为 hydrophilization)。该术语属于工业技术领域的专业词汇,主要用于材料表面改性领域。
指通过物理或化学手段,使原本疏水(不易被水润湿)的材料表面获得亲水性的处理方法。其核心目标是增强材料与水分子之间的相互作用力。
由于当前搜索结果信息有限,建议通过材料科学专著或专业数据库(如ScienceDirect)获取更详细的技术原理与案例。
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