微凝膠構(gòu)筑的雙敏減阻涂層的研究.pdf

1、在海洋航行領(lǐng)域，減阻和防污是悠久的話題。在航行器表面涂覆涂層來實現(xiàn)上述目標(biāo)是一種簡便的手段。本文通過對同時具有溫敏性和鹽敏性的涂層進行研究，提出了一種減阻和防污的新思路。具體工作如下:
　　1.N-異丙基丙烯酰胺(NIAPM)為單體，聚乙二醇甲氧基丙烯酸酯(PEGMA)大分子單體為反應(yīng)型穩(wěn)定劑，雙丙烯酰胺(BIS)為交聯(lián)劑，制備具有溫敏性和鹽敏性的P(NIPAM-PEGMA)微凝膠，并加入甲基丙烯酸縮水甘油酯(GMA)單體，使微凝

2、膠具有可開環(huán)交聯(lián)的環(huán)氧側(cè)基。結(jié)果顯示，以N-異丙基丙烯酰胺(NIPAM)為單體、雙丙烯酰胺為交聯(lián)單體、PEGMA為反應(yīng)型穩(wěn)定劑，可以制備出微納米尺度的雙敏性的微凝膠，PEGMA用量增多微凝膠粒徑減小，而溫敏性和鹽敏性減弱。
　　2.采用無皂乳液聚合法制備丙烯酸酯聚合物乳液，作為涂層的基底材料。聚合物乳液制備過程中，通過調(diào)節(jié)甲基丙烯酸酯(MMA)和丙烯酸丁酯(BA)的比例調(diào)節(jié)聚合物的玻璃化溫度(Tg)，并加入GMA單體，使聚合物具有

3、可開環(huán)交聯(lián)的環(huán)氧側(cè)基。結(jié)果顯示，MMA/BA/GMA質(zhì)量比例為25∶15∶1、設(shè)計固含量為5％、引發(fā)劑偶氮二異丁基醚鹽酸鹽(AIBA)占單體質(zhì)量的13％，聚合溫度為70℃的反應(yīng)條件下，反應(yīng)24小時，聚合轉(zhuǎn)化率可達98.2％，乳液粒徑為290.7nm,且粒徑分布均勻，乳液在低于10℃環(huán)境中可長期貯存(＞6個月)。
　　3.使用上述微凝膠與丙烯酸酯聚合物乳液共混，加入聚乙烯亞胺(PEI)交聯(lián)劑，進行涂覆、80℃加熱交聯(lián)，獲得涂層。考察

4、了PEI分子量及其用量等對涂層性能的影響規(guī)律。結(jié)果顯示，聚合物中的環(huán)氧側(cè)基與PEI反應(yīng)實現(xiàn)交聯(lián)，在所考察的分子量分別為1000、2000、5000的PEI中，分子量為2000且PEI中胺基與聚合物中環(huán)氧基團的摩爾比例為0.6時的凝膠含量最高、交聯(lián)效果最好。
　　4.采用扭矩測定法考察了涂層配方和環(huán)境因素對涂層水流阻力的影響，包括微凝膠用量、微凝膠中PEGMA含量、微凝膠粒徑，以及溫度和水相鹽濃度等。結(jié)果顯示:涂層中微凝膠含量升高，

5、涂層對水流的減阻效果先升后降，在微凝膠含量為8％時達到最佳，減阻率接近50％;微凝膠中PEGMA單元含量升高，減阻效果改善;溫度升高減阻率減小，在微凝膠LCST對應(yīng)的溫區(qū)出現(xiàn)突變;水相鹽濃度升高，減阻率減小。動態(tài)光散射研究表明，微凝膠的溫敏性和鹽敏性賦予微凝膠/丙烯酸酯聚合物涂層對水的流體力學(xué)阻力表現(xiàn)出對溫度和水相鹽濃度的敏感性。
　　5.采用異硫氰酸熒光素標(biāo)記牛血清蛋白(B SA-FITC)考察了涂層配方和環(huán)境因素對涂層抗蛋白吸

6、附效果的影響。結(jié)果表明，涂層中微凝膠含量升高，抗蛋白吸附效果改善。與微凝膠用量為零的參比涂層相比，涂層中微凝膠質(zhì)量含量達12％時，蛋白吸附抑制率為90％（15℃環(huán)境溫度）;微凝膠中PEGMA單元含量升高，涂層抗蛋白吸附效果提高;涂層中微凝膠質(zhì)量含量為9％時，環(huán)境溫度37℃、15℃，15℃和37℃交替變化三種條件，抗蛋白吸附效果依次提高，蛋白吸附抑制率增至90％，涂層表面的動態(tài)特性有助于抑制蛋白吸附。
　　6.微凝膠/丙烯酸酯聚合物