一句“出淤泥而不染”反映出前人對(duì)材料表面抗污性質(zhì)的樸素認(rèn)識(shí)與追求,然而從認(rèn)識(shí)自然到材料設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)卻經(jīng)歷了漫長(zhǎng)的歲月。為了實(shí)現(xiàn)優(yōu)異的抗污性質(zhì),即水與油都能在表面輕易滑動(dòng)而不留下痕跡,早期的研究常常以犧牲材料表面其他性能如機(jī)械性能以及透光性為前提,極大地限制了抗污表面的實(shí)際應(yīng)用。基于對(duì)低表面能聚合物所形什么叫疏水成的聚合物刷具有抗污性質(zhì)這一基本認(rèn)識(shí),劉國(guó)軍教授課題組提出通過(guò)接枝液體聚合物使其形成納米尺度補(bǔ)給池來(lái)持續(xù)賦予涂層抗污能力(nano-pools of a grafted liquid ingredient for dewetting enablement:NP-GLIDE)的設(shè)計(jì)思想(圖一)。

▲ 圖什么叫疏水一:NP-GLIDE涂料設(shè)計(jì)思想

該設(shè)計(jì)主要包含以下三個(gè)方面的特點(diǎn):首先低表面能的聚合物在表面形成的聚合物刷賦予了材料表面的抗污性質(zhì);其次低表面能聚合物通過(guò)微相分離所形成的納米微區(qū)在表面聚合物受外力磨損的情況下可以形成新的聚合物刷,實(shí)現(xiàn)自補(bǔ)給功能,從而克服傳統(tǒng)制備方法中由于表面力學(xué)性能差而導(dǎo)致抗污性質(zhì)什么叫疏水持久性不好的問(wèn)題;另外通過(guò)接枝聚合物的策略保證低表面能液體不會(huì)發(fā)生宏觀相分離,其相區(qū)尺寸在納米級(jí)別保證涂層的透光性。通過(guò)將這樣的設(shè)計(jì)思想引入到傳統(tǒng)涂料中即可實(shí)現(xiàn)對(duì)抗污性質(zhì)、耐擦拭性以及透光性的綜合尋優(yōu),同時(shí)利用涂料的經(jīng)濟(jì)性與廣泛的適用性從而在不同的場(chǎng)合相對(duì)便宜地制備抗污表面。NP-GLIDE涂料的設(shè)什么叫疏水計(jì)思想目前已經(jīng)成功用于開(kāi)發(fā)聚氨酯抗污涂料(Angew. Chem. Int. Ed. 2015, 54, 12722 –12727, Angew.Chem. Int. Ed. 2015, 54, 6516 –6520)和環(huán)氧樹(shù)脂抗污涂料(Adv.Mater. Interfaces 2016, 160什么叫疏水0001)體系。

然而考慮到一些基材對(duì)高溫敏感而且有快速固化的應(yīng)用需求,在近期的研究中我們進(jìn)一步將NP-GLIDE涂料的設(shè)計(jì)思想拓展到了光固化涂料體系。通過(guò)在商業(yè)化涂料組分多元醇聚合物中接枝上低表面能聚合物PDMS和雙鍵官能團(tuán),我們實(shí)現(xiàn)了NP-GLIDE涂料的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。在進(jìn)一步研究中我們發(fā)現(xiàn)光固化涂料什么叫疏水配方中雙鍵密度以及光固化時(shí)間對(duì)涂層表面抗污性能具有顯著影響,相關(guān)研究強(qiáng)調(diào)了固化程度即交聯(lián)度在NP-GLIDE涂料實(shí)現(xiàn)抗污功能中的重要性。基于以上研究認(rèn)識(shí),在優(yōu)化體系配方和工藝參數(shù)后,我們成功制備了透光率高(30 μm厚度 T > 95%),耐擦拭(記號(hào)筆反復(fù)涂寫(xiě)與擦拭30次以上)且抗污性能優(yōu)異的光固什么叫疏水化涂料。如圖二所示當(dāng)對(duì)玻璃板進(jìn)行涂覆后,只需UV輻照5分鐘,不僅水以及十六烷可輕易在表面劃過(guò)不留下任何痕跡,包括油性記號(hào)筆的筆跡以及噴涂的油漆都能在該涂層表面收縮且可輕易擦拭掉,體現(xiàn)出了優(yōu)異的抗污性能。

▲ 圖二:光固化NP-GLIDE涂料抗污性能對(duì)比測(cè)試:水和十六烷在表面無(wú)痕滑動(dòng),油性記號(hào)筆筆跡及噴什么叫疏水涂油漆在涂層表面的收縮。

相對(duì)于熱固化方式,光固化的優(yōu)點(diǎn)除了常溫固化且固化速率快周期短外,另一特點(diǎn)即可以通過(guò)掩模版非常便捷地實(shí)現(xiàn)選擇性固化。圖案化的抗污表面在印刷、細(xì)胞選擇性吸附等領(lǐng)域有著重要應(yīng)用前景。我們通過(guò)模板對(duì)該課題所研發(fā)的光固化抗污涂料進(jìn)行選擇性地固化后,從圖三可看出抗污性質(zhì)在基材表面非常簡(jiǎn)單什么叫疏水地實(shí)現(xiàn)了圖案化。

▲ 圖三:抗污性質(zhì)的圖案化

這一研究將NP-GLIDE涂料的設(shè)計(jì)思想拓展到了光固化體系,闡述了固化程度對(duì)抗污性能的影響,并且最終制備了高透光,耐擦拭,可圖案化的光固化抗污涂料。相關(guān)工作最近發(fā)表于ACS Applied Materials & Interfaces上(DOI:10.102什么叫疏水1/acsami.7b05732)。

論文鏈接:

http://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.7b05732

來(lái)源:高分子科學(xué)前沿