《聚合物基超疏水雜化塗層仿生製備的化工基礎》是依託華南理工大學，由肖新顏擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：聚合物基超疏水雜化塗層仿生製備的化工基礎
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：肖新顏
- 依託單位：華南理工大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
自然界中許多奇妙的現象可歸結於超疏水性，具有超疏水性能的表面在涉及防污自潔、微流動以及組織工程等方面具有重要的套用。借鑑對自然界超疏水性現象的觀察，研究各類固體塗層材料表面化學組成、納微結構與超疏水性的關係已成為表面化學與材料化學工程的學科前沿。擬研究以下內容：(1)採用微乳液聚合法合成系列含氟丙烯酸酯FPA及含矽聚氨酯預聚體SPU，通過引入納米粒子對FPA-SPU聚合物進行改性，製備低表面能高交聯密度的FPA-SPU/SiO2雜化材料；(2)採用納米粒子填充法在聚合物IPN表面構建仿鯊魚皮特殊表面納/微米結構；(3)結合現代儀器手段(如FTIR、XPS、AFM、SEM、接觸角儀等)對特殊表面的化學組成及微觀結構參數進行實驗分析與觀測，研究表面化學組成和結構參數對塗層超疏水性影響的規律；(4)設計聚合物IPN基超疏水的表面塗層結構，發展各種性能協調兼備的低表面能防污塗層材料製備新方法。
結題摘要
借鑑對自然界超疏水性現象的觀察，研究各類固體塗層材料表面化學組成、納微結構與超疏水性的關係已成為表面化學與材料化學工程的學科前沿。本課題主要開展了如下幾方面的研究工作： （1）採用種子乳液聚合法，合成了具有核-殼結構的納米SiO2/聚氨酯-含氟丙烯酸酯（SiO2/FPUA）複合乳液，考察了納米SiO2和DFMA用量對乳液聚合過程及乳膠膜性能的影響。通過FT-IR、水接觸角(WCA)、TEM、TG和DSC等表征乳液的結構形態、乳膠膜的表面疏水性和耐熱性。乳膠粒子呈現“反相核殼”結構，以聚丙烯酸酯（PA）相為核，聚氨酯(PU)相為殼；由於納米SiO2和DFMA的協同作用，塗膜的疏水性和綜合性能得到了較大的提高。 （2）採用溶液聚合法合成了含不飽和雙鍵的有機矽改性聚氨酯(SiPU)水分散體，以SiPU為種子乳液通過自由基聚合法合成了交聯型氟矽改性聚氨酯-聚丙烯酸酯(FSiPUA)複合乳液，考察了HPMA、PDMS和DFMA用量對乳液聚合及塗膜性能的影響，對PUA、SiPUA、FSiPUA乳液及塗膜進行了表征。當PDMS和DFMA用量分別為7.0%和20.0%時，得到耐水性和疏水性良好的交聯型FSiPUA雜化乳液，HPMA、PDMS和DFMA的引入使雜化乳液塗膜的表面粗糙度增加，吸水率減小，WCA升高至102.3º，表面自由能低至21.67 mN m-1，熱穩定性和力學性能得到較大提高。 （3）採用溶膠-凝膠法，以TEOS和MTES為前驅體，在FSiPUA複合乳液中製備超疏水雜化塗層，考察了MTES/TEOS之比和FSiPUA乳液用量等對塗層表面粗糙度、疏水性、成膜性等微觀結構和表面性能的影響，通過SEM和CA儀表征塗層的微觀結構及疏水性。當FSiPUA乳液用量為20 %時，塗層具有超疏水特性，其WCA和滾動角(SA)分別為161.5 °和2.8 °，雜化塗層表面對水滴具有優異的不粘附性。 （4）採用原位自由基聚合法，利用相分離法製備出了多孔聚合物超疏水塗層，考察了交聯單體乙二醇二甲基丙烯酸酯(EDMA)和致孔劑丁二醇(BDO)用量對塗層性能的影響。CA測定及SEM和AFM觀測結果表明，塗層表面具有微/納米複合結構，其CA和SA分別為153.8 °和4 °，呈現出較好的超疏水性和耐化學品性。由此，可設計合成新的具有微觀結構的聚合物基超疏水塗層，製備各類防污塗層材料。
