摘 要
本文将柔软光滑的水凝胶和强亲水大分子刷防污技术有机结合,以水为介质,使两性电解质单体(亲水)和功能单体(疏水)形成微嵌段共聚物,两亲性电解质起防污作用,功能单体则用于交联及粘接物体表面,实现与基板的强粘接。将该共聚物溶液涂敷在硬质基体表面,固化后形成涂层,放至水中,溶胀后即成为水凝胶软涂层。该水凝胶软涂层制备工艺过程无毒、环保、操作简单,易实施,具有重要的理论意义及应用前景。
本文采用自由基胶束共聚法合成了具有疏水微嵌段结构的两亲性离子共聚物,其中亲水单体为曱基丙烯酸二曱基丙基磺酸胺乙酯(SBMA),疏水单体为甲基丙烯酸缩水甘油醚(GMA)。研究了聚合反应条件(引发剂用量、搅拌速率、表面活性剂用量及反应单体投料比等)对共聚物性质(分子量及其分布、亲水单体SBMA的含量、疏水单体GMA的嵌段长度及数量、共聚物的热稳定性等)的影响。结合流变学方法、透射电镜、动态光散射等测试手段研究了共聚物的溶液性质。通过溶液浇注法制备了两亲性离子共聚物软涂层,考察了共聚物结构姐成、模具表面性质以及固化促进剂(1,4-丁二醇二缩水甘油醚,BDE)用量对软涂层的亲疏水性、溶胀行为、机械性能、表面形貌及防污减阻性能的影响,优化了软涂层制备工艺。研究发现:
(1)采用适宜的工艺条件,可得到共聚物分子量较大,分布较窄,SBMA含量高,热稳定性好,GMA嵌段和嵌段数量适中的两亲性离子共聚物,既可确保共聚物具有强亲水性,又可满足软涂层制备所需的交联度。此外,共聚物水溶液具有优异的抗剪切、抗盐和耐高温等性能。
(2)基板的表面性质对软涂层的粘接性有较大影响。在聚氨酯防锈涂层表面及经硅烷偶联剂修饰的玻璃板表面,软涂层粘结牢固,长期浸泡在氯化钠水溶液中不脱落。固化促进剂用量对软涂层的表面形貌和压缩模量均有重要影响。
(3)两亲性离子共聚物软涂层亲水性好,平衡水含量高,能够显著抑制蛋白(牛血清白蛋白,溶菌蹄)和细菌(金黄色葡萄球菌,大肠杆菌)的附着,并且具有比PVA水凝胶和PTFE板更低的摩擦阻力。
关键词:环境友好;胶束共聚;两亲性离子共聚物;防污;减阻
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