光聚合制備不同潤(rùn)濕性表面功能化材料及其性能研究.pdf

1、潤(rùn)濕(Wetting)泛指在材料的表面界面，固相-氣相界面轉(zhuǎn)變?yōu)楣滔?液相界面的現(xiàn)象。由此衍生出來(lái)的固體表面的潤(rùn)濕性能指代某種液體在這類(lèi)材料表面鋪展的傾向或能力1。潤(rùn)濕性作為固體材料表面最為重要的性質(zhì)之一，具有不同潤(rùn)濕能力的表面材料在國(guó)民日常生產(chǎn)生活中扮演著越來(lái)越重要的角色。自然界中，最為出名的特殊潤(rùn)濕性材料便是荷葉2(Lotus leaf)，其表面的超疏水性能使其具有優(yōu)異的抗水性、自清潔能力以及阻擋環(huán)境中的有害微生物粘附感染風(fēng)險(xiǎn)的本領(lǐng)

2、。大自然的鬼斧神工在構(gòu)筑荷葉這種精細(xì)結(jié)構(gòu)的過(guò)程中表現(xiàn)的淋漓盡致。
　　因此，如何設(shè)計(jì)并制備出具有特殊潤(rùn)濕性能的表面材料成為相關(guān)領(lǐng)域的熱門(mén)3-8。光聚合作為一種方便快捷，環(huán)境友好的聚合手段，經(jīng)過(guò)眾多科研工作者們的共同努力與探索，已廣泛地應(yīng)用于各行各業(yè)9-12，在諸如涂料、功能樹(shù)脂、牙科材料等傳統(tǒng)領(lǐng)域貢獻(xiàn)巨大力量的同時(shí)，在其他領(lǐng)域也開(kāi)始發(fā)揮更為重要的作用。結(jié)合自身的反應(yīng)特性，以光聚合為聚合手段，對(duì)固體材料表面進(jìn)行功能化改性，使其具有特

3、殊的潤(rùn)濕性能這一模式具有反應(yīng)條件高度可控，利用光線直線傳播的特點(diǎn)，更是能夠制備出具有多種特異微觀形貌的圖案化材料，最大化地挖掘和發(fā)揮材料自身的特性，表現(xiàn)出新穎的應(yīng)用價(jià)值。
　　通過(guò)查閱前人研究成果，我們意識(shí)到粗糙的形貌是制備超疏水性能材料的關(guān)鍵，在本文的第一部分中，我們通過(guò)對(duì)納米無(wú)機(jī)顆粒的改性，使其表面具有能夠參與反應(yīng)的丙烯酸酯類(lèi)雙鍵，通過(guò)探索合適的反應(yīng)條件，我們成功地制備出了具有微納多孔粗糙結(jié)構(gòu)的二氧化硅表面超疏水材料。通過(guò)對(duì)其

4、應(yīng)用的探索，發(fā)現(xiàn)此類(lèi)超疏水材料具備優(yōu)異抗水性能的同時(shí)，對(duì)真菌也具備有效抗粘附生長(zhǎng)、繁殖的能力。
　　第二，在制備無(wú)機(jī)粒子超疏水涂層的過(guò)程中，由于改性納米顆粒自身大小和結(jié)構(gòu)的限制，制備出來(lái)的超疏水涂層穩(wěn)定性不佳，這對(duì)進(jìn)一步擴(kuò)大材料的使用范圍產(chǎn)生了制約。因此，我們?cè)诰酆象w系中引入表面能極低的含氟單體，同時(shí)保留雙鍵化改性的二氧化硅顆粒作為增加聚合物膜表面粗糙度的關(guān)鍵成分，成功制備出了表面理化性質(zhì)穩(wěn)定，接觸角大于150°的超疏水表面材料。

5、我們發(fā)現(xiàn)，制備出來(lái)的材料具有優(yōu)良的抗細(xì)胞粘附生長(zhǎng)的能力，這對(duì)我們加下來(lái)制備圖案化的材料使細(xì)胞選擇性粘附生長(zhǎng)的行為奠定了實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。
　　第三，利用不同規(guī)格的光掩膜，聚合配方中有溶劑存在的條件下，我們制備出了具有表面粗糙結(jié)構(gòu)的含氟圖案化聚合物材料。通過(guò)前人研究基礎(chǔ)以及合理地假設(shè)，這種圖案化的材料表面具有不同的潤(rùn)濕性差異，進(jìn)一步將這種圖案化的材料進(jìn)行細(xì)胞培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)小鼠胚胎成纖維細(xì)胞在這種圖案化的材料表面具有高度選擇性貼壁生長(zhǎng)行為。這

6、種特異性的生長(zhǎng)方式對(duì)微生物芯片、細(xì)胞生長(zhǎng)行為研究等領(lǐng)域提供了一種簡(jiǎn)便的制備方法和設(shè)計(jì)思路，具有較為重要的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。
　　最后我們通過(guò)光聚合共聚接枝技術(shù)，在玻璃基材表面“一步法”制備出了具有功能性殺菌的表面材料。當(dāng)室溫時(shí)細(xì)菌接觸到材料表面，被原位生成的銀納米顆粒殺滅，隨后，當(dāng)環(huán)境溫度低于其最低臨界溫度(LCST)時(shí)，由于表面親疏水性的轉(zhuǎn)變和分子鏈結(jié)構(gòu)的變化，細(xì)菌從我們所制備的材料表面脫落，表明我們的材料具備環(huán)境響應(yīng)的特性，是一種