{"title":"Laser‐induced surface grafting of 2‐hydroxyethyl methacrylate and N‐vinyl‐2‐pyrrolidone onto ethylene‐propylene rubber as biocompatible material","authors":"H. Mirzadeh, A. Katbab, M. Khorasani, R. Burford","doi":"10.1002/APMC.1994.052180103","DOIUrl":null,"url":null,"abstract":"Attempts have been made to provide hydrophilic sites onto the surface of ethylene-propylene rubber (EPR) by grafting 2-hydroxyethyl methacrylate (HEMA) and N-vinylpyrrolidone (NVP) onto the surface of this elastomer using CO2-pulsed laser as excitation source. The effect of benzophenone (BZP) and azoisobutyronitrile (AIBN) as photosensitizer upon the graft level has been evaluated. CO2-pulsed laser grafting of HEMA and NVP was found to be dependent upon the wavelength, repetition rate, and fluence of laser. Hydrophilicity of EPR increased upon grafting HEMA and NVP with CO2-pulsed laser. Surface characterization has been carried out using attenuated total reflectance infrared spectroscopy (ATR-IR), scanning electron microscopy (SEM) and energy dispersive X-ray analysis (EDXA). IR-laser grafting of these monomers is not possible unless the system is irradiated by pulses with the wavelength corresponding to the either maximum absorption of monomer or sensitizer accessible to the laser equipment gain. As the absorption of EPR at these wavelengths is quite low, it is believed that depending upon the wavelength, either photosensitizer and/or monomer molecules are excited through an infrared multiphoton excitation (IRMPE) process above the dissociation energy leading to the decomposition of the excited molecules. Addition of a multifunctional acrylate (MFA) such as 1,1,1-trimethylolpropane-trimethacrylate (TMPTA) to the grafting system enhanced the graft yield. Poly(HEMA) grafted onto the surface of EPR by CO2 pulsed laser tends to form a fractal type of morphology. The shape and size of fractals depends upon both laser parameters and HEMA concentration. EDXA analysis showed the presence of ungrafted (hydrophobic areas) as well as hydrophilic sites (fractals) on the surface of modified samples. Finally, the bulk mechanical properties of EPR after being laser-grafted with HEMA or NVP did not change, as shown by DMTA. \n \n \n \nZur Hydrophilisierung der Oberflache wurde Ethylen-Propylen-Kautschuk (EPR)mit 2-Hydroxyethylmethacrylat (HEMA) und N-Vinylpyrrolidon (NVP) unter Verwendung eines gepulsten CO2,-Lasers als Lichtquelle gepfropft. Der Einflus von Benzophenon (BZP) und Azoisobutyronitril (AIBN) als Photosensibilisatoren auf den Pfropfgrad wurde ermittelt. Der Pfropferfolg hongt von der Wellenlange des Laserlichts, der Pulsrate und dem Laserlichtflus ab. Die gepfropften Oberflachen wurden mittels ATR-Infrarotspektroskopie, Rasterelektronenmikroskopie sowie energiedispersiver Riontgenanalyse (EDXA) charakterisiert. Das Pfropfen dieser Monomeren mit IR-Laserlichtanregung ist nur moglich, wenn bei einer Wellenlange gearbeitet wird, die dem Absorptionsmaximum des Monomeren oder des Photosensibilisators entspricht. Da die Absorption von EPR bei diesen Wellenlangen relativ gering ist, wird vermutet, das - abhangig von der Wellenlange - entweder der Photosensibilisator und/oder das Monomere durch einen Infrarot-Multiphoton-Prozes oberhalb der Dissoziationsenergie angeregt werden, was zu einem Zerfall der angeregten Molekule fuhrt. Die Verwendung eines multifunktionellen Acrylates (1,1,1-Trimethylolpropan-trimethacrylat) erhohte die Pfropfausbeute. Auf EPR gepfropftes Poly(HEMA) zeigt eine fraktale Morphologie; Form und Grose der Fraktale hangen von den Laserparametern und der HEMA-Konzentration ab. Mittels EDXA wurden sowohl ungepfropfte (hydrophobe) als auch hydrophile (fraktale) Bereiche auf der Oberflache der modifizierten Proben festgestellt. Die mechanischen Eigenschaften des EPR anderten sich durch Pfropfen mit HEMA oder NVP nicht.","PeriodicalId":7808,"journal":{"name":"Angewandte Makromolekulare Chemie","volume":"16 1","pages":"23-40"},"PeriodicalIF":0.0000,"publicationDate":"1994-05-01","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":"7","resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":null,"PeriodicalName":"Angewandte Makromolekulare Chemie","FirstCategoryId":"1085","ListUrlMain":"https://doi.org/10.1002/APMC.1994.052180103","RegionNum":0,"RegionCategory":null,"ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":null,"EPubDate":"","PubModel":"","JCR":"","JCRName":"","Score":null,"Total":0}
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Abstract
Attempts have been made to provide hydrophilic sites onto the surface of ethylene-propylene rubber (EPR) by grafting 2-hydroxyethyl methacrylate (HEMA) and N-vinylpyrrolidone (NVP) onto the surface of this elastomer using CO2-pulsed laser as excitation source. The effect of benzophenone (BZP) and azoisobutyronitrile (AIBN) as photosensitizer upon the graft level has been evaluated. CO2-pulsed laser grafting of HEMA and NVP was found to be dependent upon the wavelength, repetition rate, and fluence of laser. Hydrophilicity of EPR increased upon grafting HEMA and NVP with CO2-pulsed laser. Surface characterization has been carried out using attenuated total reflectance infrared spectroscopy (ATR-IR), scanning electron microscopy (SEM) and energy dispersive X-ray analysis (EDXA). IR-laser grafting of these monomers is not possible unless the system is irradiated by pulses with the wavelength corresponding to the either maximum absorption of monomer or sensitizer accessible to the laser equipment gain. As the absorption of EPR at these wavelengths is quite low, it is believed that depending upon the wavelength, either photosensitizer and/or monomer molecules are excited through an infrared multiphoton excitation (IRMPE) process above the dissociation energy leading to the decomposition of the excited molecules. Addition of a multifunctional acrylate (MFA) such as 1,1,1-trimethylolpropane-trimethacrylate (TMPTA) to the grafting system enhanced the graft yield. Poly(HEMA) grafted onto the surface of EPR by CO2 pulsed laser tends to form a fractal type of morphology. The shape and size of fractals depends upon both laser parameters and HEMA concentration. EDXA analysis showed the presence of ungrafted (hydrophobic areas) as well as hydrophilic sites (fractals) on the surface of modified samples. Finally, the bulk mechanical properties of EPR after being laser-grafted with HEMA or NVP did not change, as shown by DMTA.
Zur Hydrophilisierung der Oberflache wurde Ethylen-Propylen-Kautschuk (EPR)mit 2-Hydroxyethylmethacrylat (HEMA) und N-Vinylpyrrolidon (NVP) unter Verwendung eines gepulsten CO2,-Lasers als Lichtquelle gepfropft. Der Einflus von Benzophenon (BZP) und Azoisobutyronitril (AIBN) als Photosensibilisatoren auf den Pfropfgrad wurde ermittelt. Der Pfropferfolg hongt von der Wellenlange des Laserlichts, der Pulsrate und dem Laserlichtflus ab. Die gepfropften Oberflachen wurden mittels ATR-Infrarotspektroskopie, Rasterelektronenmikroskopie sowie energiedispersiver Riontgenanalyse (EDXA) charakterisiert. Das Pfropfen dieser Monomeren mit IR-Laserlichtanregung ist nur moglich, wenn bei einer Wellenlange gearbeitet wird, die dem Absorptionsmaximum des Monomeren oder des Photosensibilisators entspricht. Da die Absorption von EPR bei diesen Wellenlangen relativ gering ist, wird vermutet, das - abhangig von der Wellenlange - entweder der Photosensibilisator und/oder das Monomere durch einen Infrarot-Multiphoton-Prozes oberhalb der Dissoziationsenergie angeregt werden, was zu einem Zerfall der angeregten Molekule fuhrt. Die Verwendung eines multifunktionellen Acrylates (1,1,1-Trimethylolpropan-trimethacrylat) erhohte die Pfropfausbeute. Auf EPR gepfropftes Poly(HEMA) zeigt eine fraktale Morphologie; Form und Grose der Fraktale hangen von den Laserparametern und der HEMA-Konzentration ab. Mittels EDXA wurden sowohl ungepfropfte (hydrophobe) als auch hydrophile (fraktale) Bereiche auf der Oberflache der modifizierten Proben festgestellt. Die mechanischen Eigenschaften des EPR anderten sich durch Pfropfen mit HEMA oder NVP nicht.
利用co2脉冲激光作为激发源,在乙丙橡胶(EPR)表面接枝甲基丙烯酸2-羟乙酯(HEMA)和n -乙烯基吡咯烷酮(NVP),试图在EPR表面提供亲水性位点。研究了二苯甲酮(BZP)和偶氮异丁腈(AIBN)作为光敏剂对接枝水平的影响。发现co2脉冲激光接枝HEMA和NVP取决于波长、重复率和激光的影响。用co2脉冲激光接枝HEMA和NVP后,EPR的亲水性提高。利用衰减全反射红外光谱(ATR-IR)、扫描电镜(SEM)和能量色散x射线分析(EDXA)进行了表面表征。这些单体的红外激光接枝是不可能的,除非系统被脉冲照射,其波长对应于单体的最大吸收或激光设备增益可达到的敏化剂。由于EPR在这些波长处的吸收相当低,因此可以认为,根据波长的不同,光敏剂和/或单体分子通过高于解离能的红外多光子激发(IRMPE)过程被激发,导致被激发的分子分解。在接枝体系中加入1,1,1-三甲基丙烷-三甲基丙烯酸酯(TMPTA)等多功能丙烯酸酯(MFA)提高了接枝收率。CO2脉冲激光接枝到EPR表面的聚HEMA倾向于形成分形形态。分形的形状和大小取决于激光参数和HEMA浓度。EDXA分析显示,改性样品表面存在未接枝(疏水区域)和亲水位点(分形)。最后,DMTA显示,激光接枝HEMA或NVP后EPR的整体力学性能没有变化。2-羟乙基甲基丙烯酸酯(HEMA)和n-乙烯基吡啶酮(NVP)在高温下的亲水性研究。二苯甲醚(BZP)和偶氮异丁腈(AIBN)的光敏分离研究。Der pfrofer folg hongt von Der Wellenlange des laserlens, Der Pulsrate and dem laserlichtfluus lab . Die gepfropften Oberflachen wurden mittels atr -红外光谱,rasterelekronmicroskopie和能量色散离子分析(EDXA)特性。研究结果表明,在红外-激光致敏作用下,单晶硅单晶硅的吸收率最高,单晶硅单晶硅的吸收率最高,单晶硅的吸收率最高。双模吸收与双模吸收、双模吸收、双模吸收、双模吸收、双模吸收、双模吸收、双模吸收、双模吸收、双模吸收、双模吸收、双模吸收、双模吸收、双模吸收、双模吸收、双模吸收、双模吸收。Die Verwendung eines多功能丙烯酸酯(1,1,1-三甲基丙烯-三甲基丙烯)Auf EPR gepfropftes Poly(HEMA)的大小线断裂形态;Form und Grose der Fraktale hangen von den激光参数和hema - konzation实验室。Mittels EDXA wurden sowohl ungepfropfte(疏水)和auch亲水性(疏水)beriche auf der Oberflache der modifizierten Proben festgestellt。EPR模型的模态机理特征特征分析表明,Pfropfen与HEMA和NVP的模态相似。