親疏水潤濕性可逆的表面智能材料因為其靈活的開關特性、遠程控制等優(yōu)點受到了學術界和工業(yè)界的廣泛關注。這些智能材料表面多具有獨特的微-納結(jié)構,存在質(zhì)脆等問題。因此,制備耐磨性好、附著力強的親疏水可逆材料具有明顯的實際意義。本文采用具有低表面自由能、非氟非硅的雙酚A-苯胺型苯并噁嗪（BA-a）、熱固性脂環(huán)族環(huán)氧樹脂（EP）、熱塑性丙烯酸樹脂（PAA）和剛性的介孔材料（TiO2mes）為研究對象,通過原位聚合形成耐磨性良好、附著力強的有機/無機共混體系,并且利用TiO2對紫外光輻照的獨特響應,制備出親疏水性能可逆的聚合物介孔復合涂層。本文主要研究內(nèi)容和結(jié)論如下:1.將不同比例的介孔TiO2添加到BA-a與EP共混的丙酮溶液中,采用噴涂法成膜,通過紫外輻照（UV）和熱處理,形成表面親水性和疏水性可以轉(zhuǎn)化的智能涂層。采用SEM、XPS和FT-IR手段,對智能涂層表面形貌、元素組成、化學結(jié)構等進行了分析,闡明了表面潤濕性發(fā)生可逆變化的機理。采用實驗室自制的耐磨性測試方法對涂層的耐磨性進行表征,結(jié)果表明,在2.5 MPa的壓力下用SiC砂紙（240目）磨損400 cm后智能涂層仍保留了疏水性,其耐磨損... 

【文章來源】：中北大學山西省

【文章頁數(shù)】：86 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

親疏水可逆轉(zhuǎn)換示意圖

中北大學學位論文5較少被人們采用。二是對涂層表面自由能進行調(diào)控。即在不改變膜表面微結(jié)構的狀態(tài)下，借用外界條件的刺激作用，對材料表面的元素組成、化學結(jié)構進行定向改變，進而對表面自由能進行改變，使得液滴在涂層表面的接觸角發(fā)生變化。這種改變表面自由能的方法調(diào)控膜表面潤濕性迅速且有效。目前，對表面自由能調(diào)控方法有熱化學法、電化學法、pH法、離子交換法和光輻照法等。熱化學法對表面潤濕性的調(diào)控通常是利用溫敏型材料在水溶液中溶解度不同來實現(xiàn)的。圖1-2所示，當溫度高于較低溶液濃度時，材料對水溶液呈現(xiàn)不溶性，為疏水表面；相反，低于較低溶液溫度時，聚合物則會發(fā)生溶脹現(xiàn)象，顯示為親水性。可見，這種方法通常是通過較低溶液形成的溫度差來實現(xiàn)膜表面潤濕性的調(diào)控的[24]。常用對溫度敏感的有機聚合物（如N-異丙基丙烯酰胺（PNIPAAm））對表面親疏水性進行調(diào)控，溫度變化會使得空氣中的水分子與PNIPAAm中的基團（如C=O與N-H）形成分子間或分子內(nèi)氫鍵，使得分子結(jié)構呈現(xiàn)彎曲和直立不同形態(tài)，實現(xiàn)涂層表面親疏水性能的變化，進而達到對表面潤濕性的可逆操控。Liu等人[60]通過將親水性和疏水性的官能團接枝到具有微米小孔的基體上，使用原子轉(zhuǎn)移自由基聚合反應法成功實現(xiàn)了表面親疏水結(jié)構的可逆轉(zhuǎn)換。圖1-2溫度敏感的可控潤濕性表面[24]。Figure1-2Temperature-sensitivecontrolledwettabilitysurface[24].

中北大學學位論文7圖1-3pH值敏感的可控潤濕性PAA/P2VP共聚物表面[62]。Figure1-3ThewettablesurfaceofPAA/P2VPcopolymerwithcontrollablepH[62].離子交換法將離子化齊聚物與聚合物刷的反離子進行離子交換，實現(xiàn)對膜的潤濕性及流體微環(huán)境進行多尺度調(diào)控，實現(xiàn)膜表面潤濕性的可逆轉(zhuǎn)換。利用表面改性功能化改性的這種方法比極性/非極性基團更有效[63]。Schlenoff等人[64]制備了十多層PSS/PDADMA膜，首次對自組裝多層膜的表面潤濕性進行了反離子交換法調(diào)控。當以PDADMA外層的電荷Cl-為補償反離子時，表面呈現(xiàn)親水狀態(tài)為41±7o；而將Cl-交換成全氟辛磺酸基時，表面呈現(xiàn)了疏水狀態(tài)，達到107±4o，實現(xiàn)可逆的表面潤濕性能。Cho等人[65]采用接枝表面的手段對聚電解質(zhì)刷外層的反離子進行離子交換制備了聚電解質(zhì)刷（圖1-4）。當Cl-為抗衡反離子時，其表面為親水性，接觸角<5o；當PFO-作為抗衡反離子時，其表面則為超疏水狀態(tài)，接觸角達到171±3o。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]超疏水鐵表面的制備及其自清潔性能研究[J]. 楊統(tǒng)林,邱祖民,肖建軍,王海坤,楊方麒.  現(xiàn)代化工. 2018(06)
[2]換熱器管束防腐蝕技術進展[J]. 薛富津,王巍.  全面腐蝕控制. 2016(04)

博士論文
[1]納米雜化氟硅共聚物的合成及疏水透明涂層的構筑[D]. 呂竹筠.陜西科技大學 2019
[2]表面微納米精細結(jié)構的構建及其性能研究[D]. 吉海燕.江蘇大學 2012

碩士論文
[1]聚合物基超疏水涂層的制備與性能研究[D]. 趙志強.東北石油大學 2019
[2]耐磨超疏水材料的制備及其耐久性能研究[D]. 侯琳剛.西安科技大學 2018
[3]高性能苯并噁嗪超疏水復合材料制備與性能研究[D]. 朱慧斌.中北大學 2018
[4]呋喃改性有機硅樹脂復合涂層的制備及性能研究[D]. 張磊.中北大學 2018
[5]親—疏水智能轉(zhuǎn)換復合納濾膜的制備及其分離性能的研究[D]. 任曉燕.北京工業(yè)大學 2016
[6]純鈦基體親/疏水性表面的制備與調(diào)控研究[D]. 張兆國.南京航空航天大學 2013



本文編號：3390093