苯并噁嗪基亲疏水可逆涂层的制备及性能研究
发布时间：2021-09-07 19:07
亲疏水润湿性可逆的表面智能材料因为其灵活的开关特性、远程控制等优点受到了学术界和工业界的广泛关注。这些智能材料表面多具有独特的微-纳结构,存在质脆等问题。因此,制备耐磨性好、附着力强的亲疏水可逆材料具有明显的实际意义。本文采用具有低表面自由能、非氟非硅的双酚A-苯胺型苯并噁嗪（BA-a）、热固性脂环族环氧树脂（EP）、热塑性丙烯酸树脂（PAA）和刚性的介孔材料（TiO2mes）为研究对象,通过原位聚合形成耐磨性良好、附着力强的有机/无机共混体系,并且利用TiO2对紫外光辐照的独特响应,制备出亲疏水性能可逆的聚合物介孔复合涂层。本文主要研究内容和结论如下:1.将不同比例的介孔TiO2添加到BA-a与EP共混的丙酮溶液中,采用喷涂法成膜,通过紫外辐照（UV）和热处理,形成表面亲水性和疏水性可以转化的智能涂层。采用SEM、XPS和FT-IR手段,对智能涂层表面形貌、元素组成、化学结构等进行了分析,阐明了表面润湿性发生可逆变化的机理。采用实验室自制的耐磨性测试方法对涂层的耐磨性进行表征,结果表明,在2.5 MPa的压力下用SiC砂纸（240目）磨损400 cm后智能涂层仍保留了疏水性,其耐磨损...
【文章来源】：中北大学山西省
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
亲疏水可逆转换示意图
中北大学学位论文5较少被人们采用。二是对涂层表面自由能进行调控。即在不改变膜表面微结构的状态下，借用外界条件的刺激作用，对材料表面的元素组成、化学结构进行定向改变，进而对表面自由能进行改变，使得液滴在涂层表面的接触角发生变化。这种改变表面自由能的方法调控膜表面润湿性迅速且有效。目前，对表面自由能调控方法有热化学法、电化学法、pH法、离子交换法和光辐照法等。热化学法对表面润湿性的调控通常是利用温敏型材料在水溶液中溶解度不同来实现的。图1-2所示，当温度高于较低溶液浓度时，材料对水溶液呈现不溶性，为疏水表面；相反，低于较低溶液温度时，聚合物则会发生溶胀现象，显示为亲水性。可见，这种方法通常是通过较低溶液形成的温度差来实现膜表面润湿性的调控的[24]。常用对温度敏感的有机聚合物（如N-异丙基丙烯酰胺（PNIPAAm））对表面亲疏水性进行调控，温度变化会使得空气中的水分子与PNIPAAm中的基团（如C=O与N-H）形成分子间或分子内氢键，使得分子结构呈现弯曲和直立不同形态，实现涂层表面亲疏水性能的变化，进而达到对表面润湿性的可逆操控。Liu等人[60]通过将亲水性和疏水性的官能团接枝到具有微米小孔的基体上，使用原子转移自由基聚合反应法成功实现了表面亲疏水结构的可逆转换。图1-2温度敏感的可控润湿性表面[24]。Figure1-2Temperature-sensitivecontrolledwettabilitysurface[24].
中北大学学位论文7图1-3pH值敏感的可控润湿性PAA/P2VP共聚物表面[62]。Figure1-3ThewettablesurfaceofPAA/P2VPcopolymerwithcontrollablepH[62].离子交换法将离子化齐聚物与聚合物刷的反离子进行离子交换，实现对膜的润湿性及流体微环境进行多尺度调控，实现膜表面润湿性的可逆转换。利用表面改性功能化改性的这种方法比极性/非极性基团更有效[63]。Schlenoff等人[64]制备了十多层PSS/PDADMA膜，首次对自组装多层膜的表面润湿性进行了反离子交换法调控。当以PDADMA外层的电荷Cl-为补偿反离子时，表面呈现亲水状态为41±7o；而将Cl-交换成全氟辛磺酸基时，表面呈现了疏水状态，达到107±4o，实现可逆的表面润湿性能。Cho等人[65]采用接枝表面的手段对聚电解质刷外层的反离子进行离子交换制备了聚电解质刷（图1-4）。当Cl-为抗衡反离子时，其表面为亲水性，接触角<5o；当PFO-作为抗衡反离子时，其表面则为超疏水状态，接触角达到171±3o。
【参考文献】：
期刊论文
[1]超疏水铁表面的制备及其自清洁性能研究[J]. 杨统林,邱祖民,肖建军,王海坤,杨方麒. 现代化工. 2018(06)
[2]换热器管束防腐蚀技术进展[J]. 薛富津,王巍. 全面腐蚀控制. 2016(04)
博士论文
[1]纳米杂化氟硅共聚物的合成及疏水透明涂层的构筑[D]. 吕竹筠.陕西科技大学 2019
[2]表面微纳米精细结构的构建及其性能研究[D]. 吉海燕.江苏大学 2012
硕士论文
[1]聚合物基超疏水涂层的制备与性能研究[D]. 赵志强.东北石油大学 2019
[2]耐磨超疏水材料的制备及其耐久性能研究[D]. 侯琳刚.西安科技大学 2018
[3]高性能苯并噁嗪超疏水复合材料制备与性能研究[D]. 朱慧斌.中北大学 2018
[4]呋喃改性有机硅树脂复合涂层的制备及性能研究[D]. 张磊.中北大学 2018
[5]亲—疏水智能转换复合纳滤膜的制备及其分离性能的研究[D]. 任晓燕.北京工业大学 2016
[6]纯钛基体亲/疏水性表面的制备与调控研究[D]. 张兆国.南京航空航天大学 2013
本文编号：3390093
【文章来源】：中北大学山西省
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
亲疏水可逆转换示意图
中北大学学位论文5较少被人们采用。二是对涂层表面自由能进行调控。即在不改变膜表面微结构的状态下，借用外界条件的刺激作用，对材料表面的元素组成、化学结构进行定向改变，进而对表面自由能进行改变，使得液滴在涂层表面的接触角发生变化。这种改变表面自由能的方法调控膜表面润湿性迅速且有效。目前，对表面自由能调控方法有热化学法、电化学法、pH法、离子交换法和光辐照法等。热化学法对表面润湿性的调控通常是利用温敏型材料在水溶液中溶解度不同来实现的。图1-2所示，当温度高于较低溶液浓度时，材料对水溶液呈现不溶性，为疏水表面；相反，低于较低溶液温度时，聚合物则会发生溶胀现象，显示为亲水性。可见，这种方法通常是通过较低溶液形成的温度差来实现膜表面润湿性的调控的[24]。常用对温度敏感的有机聚合物（如N-异丙基丙烯酰胺（PNIPAAm））对表面亲疏水性进行调控，温度变化会使得空气中的水分子与PNIPAAm中的基团（如C=O与N-H）形成分子间或分子内氢键，使得分子结构呈现弯曲和直立不同形态，实现涂层表面亲疏水性能的变化，进而达到对表面润湿性的可逆操控。Liu等人[60]通过将亲水性和疏水性的官能团接枝到具有微米小孔的基体上，使用原子转移自由基聚合反应法成功实现了表面亲疏水结构的可逆转换。图1-2温度敏感的可控润湿性表面[24]。Figure1-2Temperature-sensitivecontrolledwettabilitysurface[24].
中北大学学位论文7图1-3pH值敏感的可控润湿性PAA/P2VP共聚物表面[62]。Figure1-3ThewettablesurfaceofPAA/P2VPcopolymerwithcontrollablepH[62].离子交换法将离子化齐聚物与聚合物刷的反离子进行离子交换，实现对膜的润湿性及流体微环境进行多尺度调控，实现膜表面润湿性的可逆转换。利用表面改性功能化改性的这种方法比极性/非极性基团更有效[63]。Schlenoff等人[64]制备了十多层PSS/PDADMA膜，首次对自组装多层膜的表面润湿性进行了反离子交换法调控。当以PDADMA外层的电荷Cl-为补偿反离子时，表面呈现亲水状态为41±7o；而将Cl-交换成全氟辛磺酸基时，表面呈现了疏水状态，达到107±4o，实现可逆的表面润湿性能。Cho等人[65]采用接枝表面的手段对聚电解质刷外层的反离子进行离子交换制备了聚电解质刷（图1-4）。当Cl-为抗衡反离子时，其表面为亲水性，接触角<5o；当PFO-作为抗衡反离子时，其表面则为超疏水状态，接触角达到171±3o。
【参考文献】：
期刊论文
[1]超疏水铁表面的制备及其自清洁性能研究[J]. 杨统林,邱祖民,肖建军,王海坤,杨方麒. 现代化工. 2018(06)
[2]换热器管束防腐蚀技术进展[J]. 薛富津,王巍. 全面腐蚀控制. 2016(04)
博士论文
[1]纳米杂化氟硅共聚物的合成及疏水透明涂层的构筑[D]. 吕竹筠.陕西科技大学 2019
[2]表面微纳米精细结构的构建及其性能研究[D]. 吉海燕.江苏大学 2012
硕士论文
[1]聚合物基超疏水涂层的制备与性能研究[D]. 赵志强.东北石油大学 2019
[2]耐磨超疏水材料的制备及其耐久性能研究[D]. 侯琳刚.西安科技大学 2018
[3]高性能苯并噁嗪超疏水复合材料制备与性能研究[D]. 朱慧斌.中北大学 2018
[4]呋喃改性有机硅树脂复合涂层的制备及性能研究[D]. 张磊.中北大学 2018
[5]亲—疏水智能转换复合纳滤膜的制备及其分离性能的研究[D]. 任晓燕.北京工业大学 2016
[6]纯钛基体亲/疏水性表面的制备与调控研究[D]. 张兆国.南京航空航天大学 2013
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