表面引发自由基聚合法制备聚离子液体刷

论文摘要

润湿性是材料表面的重要特征之一。影响材料表面润湿性的主要因素有:材料表面能、表面粗糙度以及表面微细结构,其中低表面能材料是制备超疏水性的基本条件,表面粗糙度和表面微细结构是决定性因素。寻求和制备高表面自由能或低表面自由能的固体表面成为制备超亲水和超疏水的前提条件。本文以季铵盐型离子液体为研究对象,利用自由基聚合方法在固体硅片表面制备了微纳米结构的聚离子液体刷,对硅片表面润湿性进行了改性。1.对离子液体的种类、物理化学性质及其应用研究进展进行了综述,简要介绍了常见的活性自由基聚合方法在材料改性中的应用。2.合成了季铵型离子液体单体烯丙基三乙基六氟磷酸铵,利用表面引发反向原子转移自由基聚合（Surface initiate reverse atom transfer radical polymerization）方法,以CuCl2/Bpy/AIBN作为催化体系,将其接枝于硅片表面,制得了聚合季铵型离子液体刷。利用凝胶渗透色谱仪（GPC）、椭圆偏光仪、静态接触角测定仪、傅里叶变换衰减红外光谱（ATR-FTIR）、X射线光电子能谱（XPS）、原子力显微镜（AFM）对聚合物分子量,聚合物膜等进行了表征。结果表明,聚合离子液体膜表面的润湿性与离子液体的种类及取代基碳链长度密切相关。3.通过氮氧自由基聚合法,在硅片表面成功聚合了ADMBA-Cl离子液体。结果表明,此种离子液体修饰的硅片表现出亲水性,通过氮氧自由基聚合法在硅片表面制备的聚离子液体薄膜与原子转移自由基聚合法制得的薄膜,表面形貌有很大不同,后者空隙较大,表面呈现均匀而致密的刷型,称之为聚合物刷,而前者表面空隙非常小,表面致密而且平整,可以将其称为聚合物膜。4.通过表面引发原子转移自由基聚合或表面引发反向原子转移自由基聚合,将ATEA-PF6,VBTEA-PF6,ADMBA-PF6,和VBDMBA-PF6四种季铵型离子液体,自组装在硅片表面。结果表明,聚合离子液体刷表面的静态水接触角因离子液体种类的不同而不同。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 离子液体
• 1.1.1 离子液体的定义
• 1.1.2 离子液体的分类
• 1.1.3 离子液体的性质
• 1.1.4 离子液体的合成
• 1.1.5 离子液体的应用
• 1.2 活性自由基聚合
• 1.2.1 引发转移终止剂（ iniferter） 法
• 1.2.2 稳定自由基聚合
• 1.2.3 原子转移自由基法
• 1.2.4 二硫代酯作用下的可逆加成断裂链转移
• 1.3 润湿性
• 1.3.1 表面润湿性的影响因素
• 1.3.2 接触角
• 1.3.3 Wenzel 方程和 Cassie 方程
• 1.3.4 动态接触角及接触角滞后
• 参考文献
• 第二章 一种季铵型聚离子液体刷的制备及表征
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 试剂与原料
• 6] 的合成'>2.2.2 离子液体单体烯丙基三乙基六氟磷酸铵[ATEA][PF₆] 的合成
• 2.2.3 硅片固载引发剂2-溴-2-甲基-N-（3-（三乙氧基硅基）丙基）丙酰胺（BTPAm）
• 2.2.4 PATEA 薄膜的制备
• 2.2.5 测试仪器
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 聚合离子液体刷的表面成分分析
• 2.3.2 接触角测定
• 2.3.3 硅片表面形貌观测
• 2.3.4 聚合物分子量和膜厚度
• 2.4 结论
• 参考文献
• 第三章 表面引发氮氧自由基聚合反应在硅片表面制备聚离子液体薄膜
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 原料与试剂
• 3.2.2 分析测试
• 3.2.3 表面引发氮氧自由基聚合反应制备聚离子液体薄膜
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 硅片表面接枝引发剂
• 3.3.2 硅片表面接枝聚离子液体
• 3.4 结论
• 参考文献
• 第四章 硅片表面自组装聚离子液体
• 4.1 引言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 实验原料
• 4.2.2 离子液体单体的合成
• 4.2.3 引发剂在硅片上的固载
• 4.2.4 通过自组装制备聚离子液体刷
• 4.2.5 测试仪器
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 离子液体的性质
• 4.3.2 引发剂分子层的表征
• 4.3.3 表面引发自组装聚离子液体
• 4.4 结论
• 参考文献
• 硕士期间发表论文
• 致谢