耐磨超亲水聚合物功能材料的制备方法研究
超亲水表面具有极高的表面能和极强的自清洁性能，在建筑、医学等领域均具有广泛的应用前景，而透明超亲水薄膜既不影响观赏性，又有足够的亲水防雾功能，给人们的生活带来更多的方便，更广泛的被使用，如汽车挡风玻璃、建筑物窗玻璃、卫浴镜子等。目前，制备超亲水表面的方法主要有溶胶-凝胶法、气相法、电化学方法等，这些方法由于工艺复杂、设备投资大等缺点而难以在实际生产中推广。紫外光固化法是近几年来新兴的一种制备超亲水表面的方法，它具有高效、节能、环保等优点。然而，通过紫外光固化制备亲水薄膜的研究比较缺乏，本文通过调配以丙烯酸、甲基丙烯酸为主体的光固化涂料的方法来制备超亲水表面，探讨不同材料组分、含量、固化时间等对实现亲水性能的影响。并针对大部分亲水涂层其表面性能差，耐磨性差等缺点，通过微纳热压印技术改变基材形貌，制备出微结构来起到支撑作用以改善超亲水薄膜表面的耐磨性。为了制备耐磨超亲水表面，且最终满足透明度的要求，论文主要做了如下工作: 采用热压印的手段，以聚碳酸酯(PC)为基材，以不同目数的筛网作为微结构并在热压印过程中结合SiO2微球，在PC薄膜的表面形成超亲水表面，在100/200目筛网的压印下基材表面接触角可达到0°，具备了超亲水的效果。SiO2微球紧密的分布于材料表面，兼具了良好的亲水性能和耐磨性能，但其透光率低、雾度较高，透明度较差。为了提高透明亲水薄膜的透明度，进一步探讨了光固化涂料配方，通过紫外光固化的方法在PC膜表面制备超亲水涂层。 选取最佳的涂料配方:以丙烯酸、甲基丙烯酸及其酯类单体为主要功能单体，将其按不同比例均匀混合涂覆，直接在紫外光辐照下固化。在最终选取的最佳比例下，水接触角从基材PC的82°降到4.08°，成功制得具有超亲水性能的高分子薄膜。所制备的亲水薄膜透光率为92％左右，与PC92.2％的透光率基本相同。且硬度稳定在3H附近。耐摩擦性能可在30KPa的摩擦轮摩擦下坚持50-70圈，仍保持较好的亲水性能。 通过微纳压印的方法使微透镜、V槽、半球形等微纳结构作为支撑结构修饰在基材表面。修饰后的基材接触角由82°变为92°左右，雾度均值达至5.6％，经超亲水涂层紫外光固化后，雾度恢复至0.43％，基本与PC基材一致，恢复透明且亲水性能依然可达到4.68°。且耐摩擦性能可在30KPa的压力摩擦下坚持90圈而不完全失去其亲水性能。
聚合物功能材料;制备工艺;耐磨性能;亲水性能
北京化工大学
硕士
动力工程及工程热物理
刘颖
2019
中文
TQ316
2019-09-26（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）