超疏水涂膜的研究进展

超疏水涂膜以其独特的性能，在国防、工农业生产和日常生活中有着广泛的应用前景。但目前的制备技术制约了其在建筑外墙涂料等大型设施方面的应用。探索如何采用简单有效的方法构造和调控涂膜的双微观结构，从而获得性能持久优异的超疏水性涂膜，并有效应用于生产和生活的各个方面是这一领域研究的最终目标。本文就超疏水材料表面理论的发展和近几年来超疏水膜制备技术取得的新成果进行了概括，并指出制备超疏水涂膜存在的问题和发展方向。利用表面能极低的含氟材料，将溶胶－凝胶、相分离技术和自组装梯度功能等技术有机结合，获得适宜的表面粗糙度和微观构造，是实现超疏水涂膜工业化生产的可行途径。     

二氧化钛接枝聚（苯乙烯-二乙烯苯）/马来酸酐多孔纳米复合微球的制备及表征（摘要）

中孔聚合物微球,由于具有大的比表面积、小的孔径和孔容,并有与外界环境介质相通的多孔孔道等特点而被应用于化妆品活性物和药物的缓释载体,以提高药物及化妆品活性物的安全性和使用效率.在早期的工作中,我们报道了聚苯乙烯-二乙烯苯[P（St-DVB）]多孔聚合物微球的制备及其在化妆品活性物缓释中的应用[4].[P（St-DVB）]多孔聚合物微球用于化妆品活性物的负载取得了较好的缓释效果,但是此种多孔聚合物微球在负载如Pasorl-1789类易光解的活性组分时,由于聚合物本身的透明性,当在紫外线等强光照射下,     

二氧化钛接枝聚(苯乙烯-二乙烯苯)/马来酸酐多孔纳米复合微球的制备及表征 二氧化钛接枝聚(苯乙烯-二乙烯苯)/马来酸酐 多孔纳米复合微球的制备及表征

中孔聚合物微球, 由于具有大的比表面积、小的孔径和孔容, 并有与外界环境介质相通的多孔孔道等特点而被应用于化妆品活性物和药物的缓释载体, 以提高药物及化妆品活性物的安全性和使用效率. 在早期的工作中, 我们报道了聚苯乙烯-二乙烯苯[P(St- DVB)]多孔聚合物微球的制备及其在化妆品活性物缓释中的应用[4]. [P(St-DVB)]多孔聚合物微球用于化妆品活性物的负载取得了较好的缓释效果, 但是此种多孔聚合物微球在负载如Pasorl-1789类易光解的活性组分时, 由于聚合物本身的透明性, 当在紫外线等强光照射下, 易光解的活性物就会发生分解, 最终导致失去活性作用, 因此纯的聚合物微球对易光解的活性物起不到良好的保护和缓释. 纳米二氧化钛由于具有良好的紫外吸收和折射能力及无毒等优点而广泛地应用于化妆品的物理防晒剂. 因此, 将纳米二氧化钛均匀地覆盖在多孔聚合物微球的表面可以在聚合物微球表面形成一道阻挡紫外线的屏障, 有效防止负载于多孔聚合微球内部的活性物的分解. 本文通过开环反应方法制备了二氧化钛接枝聚(苯乙烯-二乙烯苯)/马来酸酐中孔复合微球. 首先用氨基基团对纳米二氧化钛粒子表面进行修饰, 一方面防止其团聚, 另一方面使纳米粒子具有与聚合物微球产生共价键合的基团. 然后对多孔聚合物粒子表面进行马来酸酐修饰, 使其在保持原有的多孔形貌的基础上产生可与纳米粒子表面氨基开环反应的马来酸酐基团. 制得的多孔纳米复合微球经红外光谱、扫描电镜、透射电镜、X光衍射能谱及紫外分光光度计等表征, 结果表明, 纳米复合微球表面均匀地覆盖了纳米二氧化钛粒子, 复合粒子比纯聚合物粒子和未经修饰的二氧化钛粒子具有更好的紫外吸收效果. 将制得的复合微球用于对活性物Parsol 1789 (一种化妆品活性组分, 见光易氧化)的负载和缓释结果表明, 纳米复合多孔微球对负载于多孔网络中的活性物具有屏蔽紫外防止氧化和缓释作用.     

含氟丙烯酸酯共聚物结晶性与涂膜表面润湿性能研究

以甲基丙烯酸2-全氟辛基乙酯( FOEMA)分别和不同烷烃链长丙烯酸酯(RA,CH2=CHCOOCnH2n+1,n=4,8,12,16,18)为单体,用自由基聚合法合成了一系列的含氟丙烯酸酯共聚物,通过X射线衍射(XRD)和示差扫描量热法(DSC)对共聚物进行了表征,发现结晶性与丙烯酸酯的烷烃链长度密切相关,当n=4,...     

复合SiO2粒子涂膜表面结构及超疏水性能

采用溶胶-凝胶法制备不同粒径SiO₂粒子，通过表面改性得到不同形状复合粒子，并利用氟硅氧烷的表面自组装功能制备了具有“荷叶效应”的超疏水涂膜。通过原子力显微镜、扫描电镜和水接触角的测试对膜结构及性能进行了表征，探讨了SiO₂粒子的粒径和形状与表面微观结构、表面粗糙度和表面疏水性能的关系。结果表明含单一粒径粒子涂膜表面水接触角符合Wenzel模型，而复合粒子构成了符合Cassie模型的非均相界面;单纯的粗糙度因子不能反映水接触角的变化，复合粒子在膜表面的无规则排列赋予涂膜表面不同等级的粗糙度，使得水滴与涂膜表面接触时能够形成高的空气捕捉率和较小的粗糙度因子;其与在涂膜表面能形成自组装分子膜的氟硅氧烷共同作用赋予了涂膜超疏水性能，而这种超疏水性能与复合粒子的粒径大小和形状基本无关。     

含氟硅丙烯酸酯乳液超疏水膜中疏水基团的梯度分布与表面微观结构研究

利用含氟疏水基团的梯度分布,结合草莓形纳米SiO2粒子提供的双重粗糙表面,制备了具有类"荷叶效应"的超疏水涂膜,水接触角达(174.2±2)°,滞后角几乎接近0°.通过原子力显微镜、扫描电镜和水接触角的测试对膜表面形貌及疏水性能进行了表征;探讨了其表面微观结构与表面疏水性能的关系.草莓形复合粒子在膜表面的无规则排列赋予涂膜表面不同等级的粗糙度,使水滴与涂膜表面接触时能够形成高的空气捕捉率,这种微观结构与疏水基团的梯度分布相结合,赋予了含氟硅丙烯酸酯乳液涂膜表面超疏水性能.     

特殊润湿性油水分离材料的开发与研究

随着工业的发展,油水污染日渐严重,特别是石油的泄露、有机化学品的排放对生态环境造成了难以挽救的损害。因此,开发新型高效的油水分离材料与技术是一个极为重要的任务。特殊润湿性油水分离材料的出现,为科研人员指明了道路。本文以用于油水分离的特殊润湿性材料为研究体系;首先,对具有特殊润湿性油水分离材料的基本理论和设计理念进行分析;然后介绍了通过调控材料表面的微观结构和表面化学组成制备特殊润湿性材料实现不同的油水分离效果的研究进展,并且尝试从微纳米尺度上揭示特殊润湿性材料的特征,形成从微纳米尺度上揭示油水分离用材料化学品结构特征的技术基础。最后指出了目前在油水分离用功能材料化学品这一领域存在的一些问题,并对这一领域的发展趋势进行展望。     

POSS基杂化含氟丙烯酸酯共聚物涂膜的表面相分离与疏水性研究

采用自由基溶液聚合法成功合成了多面体低聚倍半硅氧烷(POSS)基杂化含氟丙烯酸酯共聚物,并采用核磁共振仪(NMR)和凝胶渗透色谱仪(GPC)表征了共聚物,其中POSS和含氟单体分步加入到反应中.首先将共聚物溶解到三氟三氯乙烷(F113)和乙酸乙酯的混合溶剂中配制成溶液,然后通过直接在玻璃片上滴落共聚物溶液制备了共聚物涂膜.采用扫描电子显微镜(SEM)、X-射线光电子能谱(XPS)、原子力显微镜(AFM)和接触角测量仪考察了F113和乙酸乙酯的配比对共聚物涂膜表面形貌、表面元素组成、表面粗糙度以及表面疏水性的影响.实验数据表明POSS在表面能够聚集成纳米颗粒并能极大增强涂膜表面粗糙度和疏水性.共聚物表面同时存在POSS聚集与有机相微相分离两类相分离行为,并形成了复合粗糙结构.虽然POSS和含氟段竞争迁移到表面,但是随着混合溶剂中F113的增多,涂膜表面含氟量越来越多,同时POSS在表面的聚集体越来越少,表面平均粗糙度越来越小,最终涂膜的疏水性越来越强,这说明F113有助于提升氟的趋表迁移能力,使涂膜表面含氟链段占据较多的表面空间,从而抑制了POSS在表面聚集分布.当使用纯F113作为溶剂时,共聚物涂膜的表面氟含量为45.25%,平均粗糙度为93.4 nm,此时静态水接触角最大为135.0?,表现出优异的疏水性.     

溶胶凝胶法制备超疏水二氧化硅涂膜及其表面润湿行为

采用溶胶-凝胶法以正硅酸乙酯(TEOS)和甲基三乙氧基硅烷(MTES)为前驱体制备超疏水SiO2涂层。红外光谱(FTIR)和热重分析(TGA)表征合成SiO2的化学组成,通过透射电镜(TEM)和扫描电镜(TEM)观察制备SiO2的结构形貌,扫描电镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)观察SiO2涂膜的表面形貌,通过测试水接触角(WCA)讨论SiO2涂层的表面微观结构与其表面疏水性能的关系。结果表明以TEOS和MTES为共前驱体可以制备得到表面带-CH3基团的SiO2溶胶,SiO2溶胶在老化过程中纳米SiO2粒子由于自组装作用形成草莓状微米-纳米双微观结构,这种结构赋予SiO2涂膜表面不同等级的粗糙度,使得水滴与涂膜表面接触时能够形成高的空气捕捉率和较小的粗糙度因子,与SiO2表面疏水性的-CH3基团共同作用形成类荷叶超疏水结构。     

磁性多孔γ-Fe_2O_3/P(St-DVB-MAA)聚合物微球的制备及其表征

以油酸包裹的γ-Fe2O3为磁性来源,选用苯乙烯(St)、二乙烯苯(DVB)和甲基丙烯酸(MAA)为共聚单体,通过改进的悬浮聚合法,制备了表面含有羧基的多孔磁性高分子微球.利用红外光谱(FTIR)、扫描电子显微镜(SEM)、光学显微镜以及热重分析仪(TG)等对聚合物进行了性能表征.FTIR和光学显微镜结果分析表明,苯乙烯、二乙烯苯和甲基丙烯酸在磁性粒子的表面发生了聚合反应,生成了聚合物包埋磁粉的磁性聚合物复合微球,且微球表面含有羧基;SEM和光学显微镜分析测试结果显示合成的磁性γ-Fe2O3/P(St-DVB-MAA)复合粒子呈球形,微球具有多孔结构,且微球之间不发生团聚,微球粒子粒径分布均匀,大多数粒子粒径分布在0.4~0.9mm之间;TG测试的结果表明,磁性γ-Fe2O3被包覆在聚合物微球之中,且磁性粒子在微球中的包覆率达到12.12%.