光、溫度雙重響應(yīng)性超疏水材料的制備.pdf

1、本論文結(jié)合RAFT聚合法和巰基-異氰酸根點(diǎn)擊化學(xué)的方法，成功制備出了一種能夠在疏水表面與超疏水表面之間相互轉(zhuǎn)化的光與溫度雙重響應(yīng)的智能型材料。首先通過RAFT聚合方法成功合成了結(jié)構(gòu)可控的嵌段聚合物聚7-(6-丙烯酸己氧酯基)香豆素-b-聚N-異丙基丙烯酰胺，然后將該嵌段聚合物通過硫醇點(diǎn)擊化學(xué)的方法接枝到用甲苯二異氰酸酯修飾后的表面含有異氰酸根的納米二氧化硅上，制備響應(yīng)性材料。通過氫核磁共振氫譜，凝膠色譜等表征方法證明目標(biāo)嵌段聚合物的合成

2、，并且采用傅立葉紅外光譜分析、紫外光譜分析、掃描電鏡和透射電鏡、原子力顯微鏡和接觸角測(cè)量等表征方法證明光與溫度雙重響應(yīng)的超疏水智能材料已經(jīng)合成。本論文所制備的無機(jī)有機(jī)雜化材料在適當(dāng)?shù)臏囟茸兓瘲l件下，它的接觸角能夠從98±2°變化到137±2°，并且該材料在365nm和254nm的紫外光照射下，接觸角能夠進(jìn)一步的在137±2°和157±2°之間相互轉(zhuǎn)化。該材料在疏水表面和超疏水表面之間相互轉(zhuǎn)化的過程顯示出了材料良好的穩(wěn)定性與可逆性。對(duì)所制

3、備的材料進(jìn)行光照與溫度循環(huán)響應(yīng)測(cè)量，發(fā)現(xiàn)其能始終保持良好的響應(yīng)性能，每次循環(huán)所測(cè)得的接觸角數(shù)據(jù)基本相同。而且，這種首先通過RAFT聚合法合成嵌段聚合物，再還原其端基，利用點(diǎn)擊化學(xué)接枝功能化無機(jī)材料的方法為制備多重響應(yīng)性材料開拓了一種新途徑。根據(jù)所需要的功能，可以通過RAFT聚合方法設(shè)計(jì)合成所需要的多重響應(yīng)性嵌段聚合物，諸如合成分別具有光響應(yīng)，pH響應(yīng)和溫度響應(yīng)的三嵌段聚合物，然后進(jìn)行接枝制備光、pH和溫度三重響應(yīng)的智能型材料。本論文制備

4、的這種能夠通過光與溫度來控制表面潤(rùn)濕性能的材料在生物醫(yī)藥，響應(yīng)開關(guān)等領(lǐng)域有著巨大的潛在應(yīng)用價(jià)值，并且這種制備響應(yīng)性材料的新方法能夠在很大程度上提高響應(yīng)材料的制備效率和響應(yīng)特性。
　　本論文的工作主要包括以下兩個(gè)方面:
　　(1)設(shè)計(jì)合成了一種光與溫度雙重響應(yīng)的嵌段聚合物。
　　采用RAFT聚合法，以二硫代苯甲酸氰基異丙酯(CPDB)為RAFT試劑，對(duì)7-(6-丙烯酸己氧酯基)香豆素進(jìn)行聚合，合成聚7-(6-丙烯酸己氧酯

5、基)香豆素大分子RAFT試劑，再以此大分子RAFT試劑與N-異丙基丙烯酰胺反應(yīng)，合成嵌段聚合物。該嵌段聚合物的分子量分布較低，且能實(shí)現(xiàn)分子量的可控，具有活性可控聚合的性質(zhì)。嵌段聚合物側(cè)鏈上的香豆素基團(tuán)可以在不同波長(zhǎng)紫外光照下發(fā)生光二聚和光降解，從而導(dǎo)致聚合物在線型結(jié)構(gòu)和網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)之間相互變化，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)材料對(duì)特定波長(zhǎng)紫外光(365nm和254nm)的響應(yīng)特性。并且在多次循環(huán)實(shí)驗(yàn)中保持這種紫外光響應(yīng)性能基本不變，具有良好的可逆性，可用于耐久光

6、響應(yīng)材料的開發(fā)。另外，聚合物中聚N-異丙基丙烯酰胺嵌段的存在，使得材料在具有光響應(yīng)的同時(shí)還具有了溫度響應(yīng)的性能，進(jìn)一步拓寬了材料的應(yīng)用領(lǐng)域。
　　(2)制備出了一種具有光與溫度雙重響應(yīng)的超疏水材料。
　　本論文制備的響應(yīng)性超疏水材料是以直徑為14nm的二氧化硅微球?yàn)榛?，首先采用甲苯二異氰酸酯?duì)二氧化硅表面進(jìn)行修飾，使其表面含有-NCO基團(tuán);然后將采用RAFT聚合方法合成的嵌段聚合物進(jìn)行端基還原，使其端基的C=S鍵在硼氫化鈉