含PEO链段两亲接枝共聚物的合成及其表面性能研究

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两亲共聚物由于其结构上的特点,在选择性溶剂、表面和本体结构中呈现出独特的性质。关于它的研究历史虽然不长,但目前人们的许多研究热点如纳米材料(L-B膜)、液晶(侧链型高分子液晶)、生物材料、药物载体及分离膜、高分子合金(相容剂)、三次采油的絮凝剂以及化学工业中的粘合剂,乳液聚合和分散聚合中必不可少的乳化剂和分散剂等,都与两亲共聚物密切相关。因此,两亲共聚物已成为化学、医学、物理学、生命科学等各学科交叉研究的对象。目前对两亲共聚物表面性能的研究主要集中在:因外部环境发生变化而引起各组分发生定向排列,及其发生表面自组装形成微孔膜材料等方面;而对两亲接枝共聚物在溶剂的作用下,共聚物膜的表面性能、表面形貌、组成方面的研究鲜有报道,特别是利用混合溶剂使两亲接枝共聚物分子聚集发生转变,从而实现共聚物膜的表面性能从疏水到亲水的转化,这一方面的研究具有新颖性。本论文采用大单体法合成了两亲接枝共聚物PS-g-NPEO和PMMA-g- NPEO,利用两亲接枝共聚物的不同溶液成膜,改变铸膜条件得到了一系列具有不同结构的共聚物膜。利用IR、UV、NMR、XPS、SEM、CA等测试手段对两亲接枝共聚物结构及其共聚物膜的<WP=4>表面形貌、组成及表面浸润性能进行了表征,初步阐明了共聚物膜表面形貌、组成与表面浸润性的关系。在PS-g-NPEO体系中,两亲接枝共聚物在不同条件下可形成规则的表面微孔,共聚物中NPEO含量越高,所得共聚物膜表面微孔孔径越大,对应的膜表面水接触角越小;以THF为铸膜溶剂时,制膜浓度越大,共聚物膜表面微孔孔径越大,对应的水接触角越小;而以甲苯为溶剂时,制膜浓度对共聚物膜表面形貌影响不大,随着制膜浓度的提高对应的水接触角逐渐变大;在相同制膜浓度下,以甲苯为溶剂制备的共聚物膜有更好的亲水性;将两亲接枝共聚物的甲苯溶液在不同基材(BOPP和PET)上成膜,共聚物膜的表面性能具有很大差异,溶液浓度较小时,以BOPP为基材,表面很光滑没有微孔出现,ATR-FTIR红外测试结果表明表面官能团强度很弱,对应的水接触角较大,而以PET为基材,表面出现大量微孔,表面亲水组分含量较高,对应的水接触角较小,当溶液浓度较大时,基材膜对于共聚物表面形貌,组成以及表面浸润性的影响不大;不同浓度条件下,两种不同类型的接枝共聚物膜(PS-g-MPEO 和 PS-g-NPEO)的表面形貌、组成以及表面水浸润性能的变化趋势一致,但是PS-g-NPEO膜表面微孔孔径较大,孔道较深,对应的水接触角较小。在PMMA-g-NPEO体系中,随着NPEO含量的增大,共聚物膜的水接触角逐渐变小,NPEO本体含量为38%时,水接触角小于10°, 形成超亲水的共聚物膜;以氯仿为溶剂成膜,PMMA-g-NPEO未发生微相分离,不同浓度铸膜对共聚物膜的水接触角没有太大的影<WP=5>响;而以THF为溶剂,随着浓度的变化,PMMA -g-NPEO可以通过自组装形成多种形貌的图案;在PMMA-g-NPEO30-10的THF母液中加入不同的共溶剂,可以得到一系列具有不同水接触角的共聚物膜;随着共溶剂沉淀性的提高,组成共聚膜的颗粒粒径增加,比表面减小,表面的亲水组分逐渐增加,浸润性能提高。当采用沉淀性最差的乙醇时,水接触角达到了125°,采用沉淀性最好的水为共溶剂时,表面呈现超亲水性,水接触角接近0°,此项研究为改变材料表面浸润性提供了一个简便的方法。
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