層層組裝自修復(fù)膜的制備及應(yīng)用研究.pdf

1、自修復(fù)材料因其具有自我修復(fù)的性能，可以極大的延長材料使用壽命的同時減輕使用過程中潛在的危害，在一些重要工程和尖端技術(shù)領(lǐng)域孕育著巨大的發(fā)展前景和應(yīng)用價值;層層組裝技術(shù)可以通過適宜的組裝驅(qū)動力實現(xiàn)復(fù)合薄膜材料結(jié)構(gòu)、形貌的可控制備，最終賦予薄膜特殊的性質(zhì)和新穎的功能。因此，層層組裝自修復(fù)膜材料受到了人們的廣泛關(guān)注。本文利用層層組裝技術(shù)的優(yōu)勢，選擇多種聚電解質(zhì)材料構(gòu)筑不同的層層組裝自修復(fù)膜材料并研究了它們在不同領(lǐng)域的應(yīng)用。
　　本研究主要

2、內(nèi)容包括：⑴基于層層組裝技術(shù)將支化聚乙烯亞胺(bPEI)及聚丙烯酸(PAA)修飾到碳纖維紙表面，制備出了抗腐蝕性能良好的自修復(fù)涂層材料，該涂層材料能有效保護碳纖維免受腐蝕，受損后還能夠利用周邊的水快速修復(fù)損傷，提高碳纖維紙的使用壽命。實驗考察了涂層的組裝周期對碳纖維紙形貌、電阻、透氣性、接觸角等因素的影響，然后探究了組裝了不同周期自修復(fù)聚電解質(zhì)涂層的碳纖維紙在電解過程中的變化。研究發(fā)現(xiàn)，不同組裝周期的涂層都對碳纖維紙具有保護作用，當(dāng)組裝

3、周期為10時，涂層在不影響碳纖維紙性能的條件下對碳纖維紙具有最佳的保護作用。⑵結(jié)合微膠囊的負(fù)載功能和層層組裝聚電解質(zhì)多層膜的自修復(fù)功能，基于層層組裝技術(shù)，在基底上循環(huán)沉積bPEI、PAA和載藥微膠囊，制備出一種新型的抗菌涂層材料。該涂層材料不但具有卓越長效的抗菌性能，破損后還能迅速進行自我修復(fù)，還原回薄膜本初的機械性能和抗菌性能。由于微膠囊可包覆不同種類的功能分子，因此該工作為制備不同功能的自修復(fù)涂層提供了新方案。⑶以殼聚糖(CS)和P

4、AA作為構(gòu)筑基元，先通過理論計算，模擬出CS和PAA相結(jié)合的可能構(gòu)型;然后以理論計算的結(jié)果為指導(dǎo)，基于層層組裝技術(shù)，通過調(diào)控不同的實驗條件制備出了多種層層組裝聚電解質(zhì)多層膜材料;接著考察了制備的聚電解質(zhì)多層膜的自修復(fù)性能。研究發(fā)現(xiàn):CS和PAA之間的相互作用，CS/PAA聚電解質(zhì)多層膜的溶脹性能，微觀結(jié)構(gòu)，浸潤性以及自修復(fù)性能都受CS溶液pH的調(diào)控。當(dāng)CS溶液的pH為3.0時，制備的聚電解質(zhì)多層膜具有良好的自修復(fù)性能。⑷采用分子模擬的方

5、法研究了CS，PAA和鈷元素的自組裝及構(gòu)象行為;然后以理論結(jié)果為指導(dǎo)，利用層層組裝技術(shù)，基于氫鍵和金屬配位鍵等弱相互作用，制各出一種新型的環(huán)境響應(yīng)自修復(fù)聚合物膜材料;進一步通過光譜技術(shù)、掃描電鏡技術(shù)表征鈷元素對聚合物化學(xué)和物理性能的影響;之后通過光學(xué)儀器記錄聚合物膜的自修復(fù)行為及環(huán)境響應(yīng)性能。結(jié)果顯示氯化鈷不僅能夠促使CS和PAA的結(jié)合方式向更有利于實現(xiàn)其自修復(fù)的結(jié)合方式轉(zhuǎn)變，還在復(fù)合膜濕度響應(yīng)性能方面起著至關(guān)重要的作用。⑸基于本課題組