表面引發(fā)自由基聚合法制備潤濕性可控的聚離子液體刷.pdf

1、表面潤濕性是固體表面的重要特征之一,對自然界中動、植物的種種生命活動,人類的日常生活及工、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)具有重要的影響。眾所周知,表面潤濕性由固體表面自由能和表面粗糙度的大小來決定。目前,關于超疏水性材料的構筑已經(jīng)有很多研究,方法已漸成熟,但具有動態(tài)可控性質(zhì)的表面設計研究才剛剛起步,而表面潤濕性動態(tài)可控的可逆超疏水/超親水性材料由于可以對外部刺激做出精確和可預測的改變和調(diào)控,在刺激響應器件、自清潔表面、液體微球操縱器、變焦鏡頭等方面具有巨大的

2、應用潛能,所以,尋求操作簡便,易于工業(yè)推廣,膜穩(wěn)定性高,結構和粗糙度可控,可逆性好的超疏水/超親水性可逆轉換材料仍然是表面材料科學中最有挑戰(zhàn)性的課題。
　　控制表面潤濕性的方法有很多,如機械表面形貌變化法,它通過控制表面粗糙度來實現(xiàn)潤濕性的調(diào)控,而通過改變表面自由能來調(diào)控材料的潤濕性能則主要是通過在材料表面涂覆或接枝有機聚合物層,通過控制有機聚合物層的構成來實現(xiàn)潤濕性的調(diào)控。表面接枝法通過在基底表面形成以牢固的化學鍵相結合的端接枝

3、聚合物層而備受關注。其中表面引發(fā)自由基聚合反應能夠在固體基底表面形成高度取向、結合牢固、高密度的聚合物層,薄膜層分布均勻、便于納微圖形化和加工成型,并且薄膜厚度可在分子水平上方便地調(diào)控,從而大大拓寬了聚合物的應用領域。
　　聚離子液體由于其結構特點,成為實現(xiàn)表面潤濕性可逆調(diào)節(jié)的首選結構單元之一,利用表面引發(fā)聚合反應將功能離子液體單元引入到材料表面,然后通過選擇適當?shù)膶﹄x子來調(diào)節(jié)材料表面的潤濕性變化。
　　本文利用表面引發(fā)自由

4、基聚合反應,在不同的材料基底表面引入不同的聚離子液體刷,再通過對離子轉換實現(xiàn)固體表面的親疏水轉換。這些新型的潤濕性可控的功能材料鮮有報道,具有廣闊的應用前景。
　　首先合成了一種新的離子液單體烯丙基三苯基六氟磷酸鏻,根據(jù)文獻合成出離子液單體1-(4-乙烯基芐基-)-3-丁基咪唑六氟磷酸鹽,并用核磁共振波譜等技術手段進行了表征。
　　以1-(4-乙烯基芐基))-3-丁基咪唑六氟磷酸鹽為單體,2-溴-2-甲基-N-(3-(三甲氧

5、基硅基)丙基)丙酰胺為表面引發(fā)劑,以SmCl3為催化劑,乳酸為配體,AIBN為自由基引發(fā)劑,DMF為溶劑,利用RATRP法在銅基底表面接枝了聚離子液體刷;以烯丙基三苯基六氟磷酸鏻為單體,2-溴-2-甲基-N-(3-(三乙氧基硅基)丙基)丙酰胺(BTPAm)為表面引發(fā)劑,TEMPO為氮氧自由基引發(fā)劑,環(huán)己酮為溶劑,利用表面引發(fā)NMP法在硅基底表面接枝了聚離子液體刷;以1-(4-乙烯基芐基))-3-丁基咪唑六氟磷酸鹽為單體,2-溴-2-甲基

6、-N-(3-(三乙氧基硅基)丙基)丙酰胺為表面引發(fā)劑,TEMPO為氮氧自由基引發(fā)劑,二甲苯為溶劑,利用NMP法在硅基底表面接枝了聚離子液體刷。利用X-射線光電子能譜(XPS)、接觸角儀、橢圓偏光儀、原子力顯微鏡(AFM)、核磁共振波譜(1H和13C NMR)和凝膠滲透色譜(GPC)分別對它們進行了表征。動力學研究表明,無論利用哪種方法,聚合物刷的厚度均隨聚合時間的增長呈線性關系,由此證明了聚離子液體刷在材料表面的增長是可控的活性聚合。<