马来酸酐共聚物衍生物在材料表面亲水改性中的应用
具有低表面能的疏水表面给材料带来染色、印刷、上漆、生物污染和起雾等多种问题，因此，材料表面的亲水化改性吸引了广泛的关注。本论文基于马来酸酐共聚物及其衍生物进行聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)和聚丙烯(PP)无纺布表面的亲水化改性及玻璃表面的防雾改性研究，主要研究内容如下: (1)采用市售异丁烯-马来酸酐共聚物(PIBMA)和自稳定沉淀聚合制备的苯乙烯-马来酸酐共聚物(PSMA)及其酯化产物PSMA-g-C8H17OH,分别在有机溶液和水溶液体系中对PET和PP无纺布进行“浸渍-高温交联”改性。扫描电子显微镜(SEM)和增重率测试证明在PET和PP无纺布纤维表面形成了聚合物包覆层。采用原子力显微镜(AFM)表征了聚合物包覆层的厚度，1wt％PSMA碱水解溶液改性的PET和PP无纺布纤维表面的包覆层厚度分别为339和254 nm。通过水接触角和表面润湿测试发现,PSMA碱水解加己二酸二酰肼(ADH)的水溶液体系对PET和PP无纺布表面亲水性的改善效果最佳。当PSMA水溶液质量分数为1％时，PET无纺布的60 s水接触角可以达到0,PP无纺布则为20°。润湿性测试表明，水滴在PET无纺布表面完全润湿只需30 s,PP无纺布则需要257 s。耐久性测试表明，1 wt％ PSMA碱水解加ADH水溶液改性PET和PP无纺布的聚合物涂层具有一定的耐久性，在去离子水中浸泡12h后，PET和PP无纺布表面水接触角分别为26°和68°。热重分析(TGA)表明改性后的PET和PP无纺布的热性能无明显变化。 (2)制备了2-氯乙基乙烯基醚-马来酸酐共聚物(PCVEM)和N,N-二甲基-N-全氟己基磺酰基丙二胺(Rf),通过Rf在PCVEM上的接枝反应制备了三种Rf接枝比例的两性离子大分子碳氟表面活性剂PCVEM-0.125Rf、PCVEM-0.25Rf和PCVEM-0.5Rf。其水溶液表面张力在pH为7.5时最低，可达到18 mN/m左右。在此pH下，采用不同浓度的PCVEM-Rf和聚乙烯亚胺(PEI)水溶液基于层层自组装(LBL)在玻片表面制备了不同层数的涂层。水/油接触角测试结果表明，PCVEM-0.125Rf/PEI、PCVEM-0.25Rf/PEI和PCVEM-0.5Rf/PEI改性的玻片分别能达到28°、38°和46°的水接触角。急速热雾实验表明，PCVEM-0.125Rf/PEI-1.5-3改性玻片具有最佳防雾效果。自清洁测试中，PCVEM/PEI改性的玻片表面被硅油污染后，难以清除干净，而PCVEM-Rf/PEI改性后玻片表面具有防污和自清洁性能。抗菌实验表明，PCVEM-Rf改性后的玻片表面对大肠杆菌(E.coli)和金黄色葡萄球菌(S.aureus)都有着98％以上的抗菌率。 本论文建立了基于马来酸酐共聚物及衍生物的PET、PP和玻璃表面亲水化改性方法，对克服低表面能疏水表面带来的诸多问题具有重要价值。
表面活性剂;马来酸酐共聚物;制备工艺;材料表面改性;亲水性;防雾性
北京化工大学
硕士
材料与化工
王力;王勤
2023
中文
TQ423
2023-09-27（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）