基于PAA模板仿壁虎脚粘附材料的制备及表征

发布时间：2017-08-12 23:21

  本文关键词：基于PAA模板仿壁虎脚粘附材料的制备及表征

  更多相关文章： 多孔阳极氧化铝 聚甲基丙烯酸甲酯 聚苯乙烯 微纳米阵列 粘附力

【摘要】：自然界中的壁虎可以在任何物体的表面自由爬行,其脚掌的粘附结构及粘附机理受到了很多学者的重点研究。壁虎脚与物体之所以具有如此强的粘附力源于壁虎脚的独特结构。本论文围绕仿壁虎脚微纳米阵列的制作工艺开展了如下研究。本文首次以添加不同草酸含量的磷酸／草酸混合溶液为电解液,采用温和阳极氧化的方法制备多孔阳极氧化铝(PAA)模板,讨论了电解液成分和浓度、氧化电压、氧化时间和扩孔时间对PAA模板结构参数的影响。随后以单层和双层PAA为模板,采用旋涂的方法制备了聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)和聚苯乙烯(PS)微纳米阵列式薄膜,讨论了不同的高聚物浓度和不同模板孔径下高聚物纳米柱阵列的生成情况。采用SEM对PAA模板及高聚物阵列进行表面形貌的表征,采用AFM对微纳米柱的粘附力进行了测试,采用接触角测试仪高聚物微纳米柱阵列对水的表面接触角进行测试。对PAA模板而言,混合电解中草酸的加入能提高氧化电压,明显提高了PAA模板的有序性,得到了孔间距在300-500nm连续可调的PAA模板。对于一个特定的氧化系统,模板的厚度与氧化时间呈线性增长,孔径的大小随扩孔时间的增大而增大。采用20wt%的PMMA/DMF溶液和25wt%的PS/DMF溶液制备出的高聚物纳米柱质量最好。对于双层的高聚物微纳米柱,双层PAA模板小孔层的厚度对生成的阵列影响较大,小孔层厚度过大时,生成的表面纳米柱过高会出现倒伏以及相互之间的粘连。表面微纳米阵列式结构提高了高聚物对水的接触角。粘附力方面：纳米柱直径为65nm的双层高聚物阵列粘附性能最好,纳米柱直径为65nm的双层PS阵列的表面单根纳米柱的粘附力为12.67nN,纳米柱直径为65nm的双层PS阵列的表面单根纳米柱的粘附力为9.97nN。得到的粘附性阵列式薄膜可以在制备粘附性胶带及用于智能监测服装的表面生物电干电极方面提供有力支撑。
【关键词】：多孔阳极氧化铝 聚甲基丙烯酸甲酯 聚苯乙烯 微纳米阵列 粘附力
【学位授予单位】：天津工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB391
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 绪论9-23
• 1.1 课题研究背景9-10
• 1.2 仿壁虎脚粘附材料的研究现状10-15
• 1.2.1 高分子材料粘附阵列11-13
• 1.2.2 碳纳米管粘附阵列13-15
• 1.3 多孔阳极氧化铝(PAA)模板的制备方法的研究进展15-21
• 1.3.1 温和阳极氧化法16-17
• 1.3.2 强烈阳极氧化法17-18
• 1.3.3 脉冲式阳极氧化法18-20
• 1.3.4 周期性阳极氧化法20-21
• 1.4 论文选题思路及研究目的21
• 1.5 论文的主要研究内容21-23
• 第二章 单层和双层多孔阳极氧化铝模板的制备与表征23-37
• 2.1 引言23
• 2.2 实验部分23-27
• 2.2.1 试剂与仪器23-24
• 2.2.2 单层和双层PAA模板的制备24-27
• 2.3 结果与讨论27-36
• 2.3.1 电解液种类与氧化电压对单层PAA模板的影响27-29
• 2.3.2 扩孔时间对PAA模板孔径大小的影响29-31
• 2.3.3 氧化时间对PAA模板厚度的影响31-32
• 2.3.4 双层PAA模板的表征32-36
• 2.4 本章小结36-37
• 第三章 仿壁虎脚PMMA和PS微纳米柱粘附材料的制备37-47
• 3.1 引言37
• 3.2 实验部分37-39
• 3.2.1 实验材料与仪器37-38
• 3.2.2 单层及双层仿壁虎脚高聚物微纳米柱阵列的制备38-39
• 3.3 结果与讨论39-46
• 3.3.1 PMMA单层阵列39-40
• 3.3.2 PMMA双层仿壁虎脚微纳米柱阵列40-43
• 3.3.3 PS单层阵列43-44
• 3.3.4 PS双层微纳米柱阵列44-46
• 3.4 本章小结46-47
• 第四章 仿壁虎脚PMMA与PS微纳米阵列表面润湿性和粘附性能测试47-57
• 4.1 引言47-48
• 4.2 实验部分48-49
• 4.3 结果与讨论49-54
• 4.3.1 PMMA微纳米柱阵列的表面润湿性能测试49-50
• 4.3.2 PS微纳米柱阵列的表面润湿性能测试50-51
• 4.3.3 PMMA微纳米柱阵列的粘附性能测试51-53
• 4.3.4 PS微纳米柱阵列的粘附性能测试53-54
• 4.4 本章小结54-57
• 第五章 结论与展望57-59
• 5.1 结论57-58
• 5.2 展望58-59
• 参考文献59-63
• 发表论文和参加科研情况63-65
• 致谢65

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本文编号：664196