層層組裝自修復膜的制備及應用研究.pdf

1、自修復材料因其具有自我修復的性能，可以極大的延長材料使用壽命的同時減輕使用過程中潛在的危害，在一些重要工程和尖端技術領域孕育著巨大的發(fā)展前景和應用價值;層層組裝技術可以通過適宜的組裝驅動力實現(xiàn)復合薄膜材料結構、形貌的可控制備，最終賦予薄膜特殊的性質和新穎的功能。因此，層層組裝自修復膜材料受到了人們的廣泛關注。本文利用層層組裝技術的優(yōu)勢，選擇多種聚電解質材料構筑不同的層層組裝自修復膜材料并研究了它們在不同領域的應用。
　　本研究主要

2、內容包括：⑴基于層層組裝技術將支化聚乙烯亞胺(bPEI)及聚丙烯酸(PAA)修飾到碳纖維紙表面，制備出了抗腐蝕性能良好的自修復涂層材料，該涂層材料能有效保護碳纖維免受腐蝕，受損后還能夠利用周邊的水快速修復損傷，提高碳纖維紙的使用壽命。實驗考察了涂層的組裝周期對碳纖維紙形貌、電阻、透氣性、接觸角等因素的影響，然后探究了組裝了不同周期自修復聚電解質涂層的碳纖維紙在電解過程中的變化。研究發(fā)現(xiàn)，不同組裝周期的涂層都對碳纖維紙具有保護作用，當組裝

3、周期為10時，涂層在不影響碳纖維紙性能的條件下對碳纖維紙具有最佳的保護作用。⑵結合微膠囊的負載功能和層層組裝聚電解質多層膜的自修復功能，基于層層組裝技術，在基底上循環(huán)沉積bPEI、PAA和載藥微膠囊，制備出一種新型的抗菌涂層材料。該涂層材料不但具有卓越長效的抗菌性能，破損后還能迅速進行自我修復，還原回薄膜本初的機械性能和抗菌性能。由于微膠囊可包覆不同種類的功能分子，因此該工作為制備不同功能的自修復涂層提供了新方案。⑶以殼聚糖(CS)和P

4、AA作為構筑基元，先通過理論計算，模擬出CS和PAA相結合的可能構型;然后以理論計算的結果為指導，基于層層組裝技術，通過調控不同的實驗條件制備出了多種層層組裝聚電解質多層膜材料;接著考察了制備的聚電解質多層膜的自修復性能。研究發(fā)現(xiàn):CS和PAA之間的相互作用，CS/PAA聚電解質多層膜的溶脹性能，微觀結構，浸潤性以及自修復性能都受CS溶液pH的調控。當CS溶液的pH為3.0時，制備的聚電解質多層膜具有良好的自修復性能。⑷采用分子模擬的方

5、法研究了CS，PAA和鈷元素的自組裝及構象行為;然后以理論結果為指導，利用層層組裝技術，基于氫鍵和金屬配位鍵等弱相互作用，制各出一種新型的環(huán)境響應自修復聚合物膜材料;進一步通過光譜技術、掃描電鏡技術表征鈷元素對聚合物化學和物理性能的影響;之后通過光學儀器記錄聚合物膜的自修復行為及環(huán)境響應性能。結果顯示氯化鈷不僅能夠促使CS和PAA的結合方式向更有利于實現(xiàn)其自修復的結合方式轉變，還在復合膜濕度響應性能方面起著至關重要的作用。⑸基于本課題組