关键词： 建筑环保保温涂层   材料   应用效果  

摘要： 建筑环境中抗污耐划消光涂层在建筑表面温度变化减缓方面可以起到非常关键的效果,是为满足节能环保产品需求和提高建筑节能效益的重大研发成果与应用技术,在新时代中对建材行业的发展有着非常积极的意义。论文中对中国建筑领域环保节能防火涂料的研发和使用情况进行了解析。同时综述了聚乙烯蜡的特点;对聚乙烯蜡装饰涂层领域的应用情况进行介绍,表明聚乙烯蜡作为应用前景广阔的有机中间体,可以应用于不同领域。

关键词： UV硬化涂料   附着力   硬度   耐污   耐磨   辐照能量  

摘要： 选用20份2官能聚氨酯丙烯酸酯、10份15官能聚氨酯丙烯酸酯平衡体系的强度及韧性,3份丙烯酸羟乙酯、12份丙烯酸异冰片酯和5份双季戊四醇六丙烯酸酯作为活性单体对涂层硬度和附着力进行辅助调节,30份乙酸乙酯、20份醋酸丁酯作为溶剂优化涂液施工性,1份流平剂BYK333优化耐污性,外加4%的硫醇PE1抗氧阻聚以优化涂层表面,制备了一种UV硬化涂料,并对涂料的附着力、硬度和耐污性等进行了研究。研究结果表明:该涂料可直接在PET表面涂布,不需要另外对PET做底涂处理;固化后的涂层有良好的附着力,百格测试为5B;同时具有较高的硬度,可达到3~4H;耐污性好,涂写测试20次以上;耐磨性好,钢丝绒磨800次以上。该涂料黏度低,需要的固化辐照能量低,便于施工,成膜表面爽滑平整。

关键词： 刺激响应性   智能分离   聚离子液体   纳米复合材料   抗菌抗污  

摘要： 智能分离材料的分离性能可主动感知外界刺激或环境变化并做出相应改变,根据特定的分离场景或需求设计出的智能分离材料,可随人们的意愿实现对气体、液体、固体及其混合物等物质的智能可控分离。智能分离材料在生物医用领域中发挥着重要作用,该领域需要控制效果更好、响应方式多变、响应速度更快和抗污抗菌的分离材料。因为特殊的离子响应性,离子液体（IL）和离子液体聚合物（PIL）常被用来构建智能分离材料,PIL改性材料的某些性质如亲水性、电荷和分离性能会随着PIL抗衡阴离子的改变而发生变化。近年来,导电、导热和磁性纳米材料赋予了分离材料特定的功能;负载聚合物的纳米复合材料,可通过各种方法对分离材料进行改性,得到的材料展现出高效的分离性能和优异的抗污抗菌性能。因此,基于PIL和纳米材料设计纳米复合物,再将其修饰到分离材料中,可满足生物医用领域更广泛的智能分离需求。 本文通过不同方法构建了聚离子液体纳米复合物,然后将其引入到不同基材中,得到了一系列具有刺激响应性的智能分离材料,我们详细研究了材料亲水性、电荷和渗透性变化的刺激响应机理,以及其对不同物质的分离效果。此外,我们还对改性材料的抗污抗菌性能进行了研究。本文主要分为三部分:（1）聚离子液体-四氧化三铁纳米粒子修饰的双重敏感型分离膜及其抗污性能的研究;（2）聚离子液体-纳米银复合涂层修饰的协同敏感型分离膜及其抗污抗菌性能的研究;（3）聚离子液体-氧化石墨烯复合涂层修饰的具有超亲水-超疏水切换性能的智能油水分离材料的研究。 具体内容如下: 第一部分:利用温敏型PIL和四氧化三铁（Fe3O4）纳米粒子制备聚离子液体-四氧化三铁纳米粒子（Fe3O4-PIL）,随后采用蒸汽诱导相分离法（VIPS）将其引入到聚醚砜（PES）膜中,得到对阴离子和NIR具有双重敏感性的智能分离膜。以Fe3O4纳米粒子为载体,在其表面依次引入聚多巴胺（PDA）和温敏型离子液体单体TVBP-Cl,将得到的Fe3O4-PIL与聚醚砜溶液共混,然后利用VIPS法成膜。此方法使Fe3O4-PIL在相分离的过程中可以迁移到M-PIL的膜表面和膜孔中,进而充当分离中的智能组分。Fe3O4-PIL的粒径受阴离子和温度影响,因此Fe3O4-PIL的引入使M-PIL的渗透性展现出明显的阴离子和NIR响应行为,交换阴离子和施加NIR光照分别可以实现50-150 L/m-2·h-1和80-165 L/m-2·h-1范围内的通量调节,并且此双重响应性在长期使用中也展现出稳定性。利用PEG模拟生物大分子验证了材料的分离性能:改变阴离子种类和NIR光照可以调节膜的分离孔径,进而完成对PEG-800和PEG-20000的智能分离。此外,蛋白吸附实验证明:不同的抗衡阴离子在不同程度上改善了M-PIL的抗污性能,通过阴离子交换实现了对已吸附蛋白超过85%的脱除,以及过滤蛋白溶液后超过95%的通量恢复。 第二部分:为了加强膜双重敏感性之间的联系,获得更加灵活可调的渗透性变化区间,我们在温敏型聚醚砜膜表面修饰了聚离子液体-纳米银复合涂层,得到了渗透和分离性能受阴离子和温度协同控制的智能分离膜。利用N-异丙基丙烯酰胺（NIPAM）和聚醚砜（PES）制备了M-PES/NIPAM,然后在膜表面依次引入聚多巴胺（PDA）、纳米银和季铵盐类离子液体DMC。阴离子敏感的PIL和温度敏感的PNIPAM分别决定膜表面和膜内部的渗透性,两种敏感性相互协同,使改性膜的渗透性可以在更大范围内的多个区间得到调节。我们利用PEG模拟生物大分子验证了材料的分离性能:通过选择适当的阴离子和温度,能够对膜的渗透性和分离孔径进行灵活的调控,实现对PEG-800、PEG-2000、PEG-6000和PEG-10000的智能分离。此外,纳米银、PIL和NIR光热效应使膜的抗污和抗菌性能得到了显著提高。 第三部分:在生物医用材料的制备过程中,需要使用各类有机溶剂,并产生大量有机/含油废水,为了对这些废水进行处理和回收,我们在氧化石墨烯（GO）表面引入Fe3O4纳米粒子和PIL,制备了聚离子液体-纳米复合物（GO-Fe3O4-PIL）,并用GO-Fe3O4-PIL制备了多种具有可切换超亲水-超疏水性的智能油水分离材料。GO作为载体可以使原位生成的Fe3O4纳米粒子具有良好的分散性,纳米粒子的引入增加了GO的表面粗糙度,PIL则赋予了涂层可切换的亲疏水性能。GO-Fe3O4-PIL具有普适性,能够快速稳定地涂覆在棉布（CF）、尼龙布（NF）和棉球（CB）表面,并使材料展现出可切换的超亲水-超疏水性:交换了亲水的Cl-后,WCA为0 ~o（OCA大于150 ~o）,交换了疏水的TFSI-后,WCA超过150 ~o（OCA为0 ~o）。这种可切换的超亲水-超疏水性,使材料可以实现对油水混合物的智能分离,即

关键词： 污水处理   抗污机制   双重协同抗污染超滤膜   表面微结构  

摘要： 膜污染是各种膜在应用过程中所面临的共性且亟待解决的问题。探求污染物在膜表面的形成和发展规律是开发高抗污染膜的理论基础。基于被动防御机制的亲水改性是目前提升抗污染性能的主要方法，水分子在膜表面有序排列形成的水化层可有效防止污染物接触膜表面，从而提高膜的抗污染性。然而，污染物的种类以及膜表面的不同微结构导致污染物与膜表面之间相互作用的复杂性，而被动防御机制仅从水化层阻碍污染物在膜表面粘附的角度解释膜抗污染能力的增强，不仅未能表征水化层的微结构，而且也很难解释不同亲水基团对不同污染物的不同抗污染效果。本文从膜表面所接枝亲水物质种类对污染物在膜表面聚集和发展过程的影响出发，表征了水化层和膜表面污染层微结构，系统阐述了水化层和接枝链双重协同作用的抗污染机制，实现对蛋白和染料两类污染物的优异抗污染性能。主要研究内容如下：　　（1）采用“表面沉积-接枝”技术在膜表面引入酸酐、聚乙二醇（PEG）、聚乙烯亚胺（PEI）、PEG-g-PEI四种亲水链，构建了不同微结构的平板超滤膜。以牛血清蛋白（BSA）为污染物，比较四种膜的抗污染性能。在被动抗污机理的基础上，通过对污染层微结构与生成可逆和不可逆污染的影响规律讨论，结合对膜表面水化层微结构及污染物与膜表面粘附力的表征，阐释了接枝链的“分散”和“絮凝”功效与增强水化层排斥效应相耦合的“主动-被动”双重协同抗污染机制，证明了该协同机制可显著提升膜的污染性能并有效延缓不可逆污染的形成。　　（2）在膜表面引入酸酐、三聚氰胺（MEL）、PEG-g-MEL、MEL-g-PEI四种不同微结构的亲水链，探究接枝链的刚柔性对阿尔新蓝（AB8GX）和甲基蓝（MB）两种不同荷电性染料的抗污染性能的影响规律。结果表明，与膜表面亲水性、荷电性等因素相比，接枝链的刚柔性对染料与膜表面相互作用以及在膜表面所形成污染层微结构的影响更显著。通过对染料在膜表面堆积程度以及染料与膜表面粘附力的分析表征，阐释了PEI柔性链与MEL刚性链相结合的“分散-阻抗”双重协同作用的抗染料污染机制。即PEI链对染料有分散作用，MEL链能够阻碍染料分子之间相互缔合以及在膜表面的附着聚集而进一步减缓染料在膜表面的吸附，MEL-g-PEI链的位阻效应进一步增加了染料在膜表面接近和附着的难度，最终显著削弱染料在膜表面的附着力，延缓不可逆污染形成。

关键词： 自由基聚合   丙烯酸树脂   抗污   抗指纹   光固化  

摘要： 涂料作为一种涂覆在物体表面并在表面形成连续固态薄膜的材料,其形成和发展已经有几千年的历史。但是随着科学技术的进步和人们生活水平的提高,对涂料性能的要求也日趋严格。如今3C电子产品等行业兴起,但是随之而来的是这些产品表面带来的污染问题。由于指纹等污渍附着在产品表面影响观感和使用,清除比较困难而且需要很大的成本,所以抗污材料在20年前成为热门话题。目前为止合成抗指纹材料的方法一共分为三类。第一类是通过调整表面化学成分和结构来实现超疏性,这类方法虽然可以获得极高的接触角以及极低的滑动角,但是其缺点是制作工艺繁琐、表面容易被破坏、粗糙度导致光学透过率降低。第二类是光滑液体注入多孔表面(SLIPS),此类方法使涂层表面具有极低的滑动角和摩擦系数,而且压力稳定性和光学透明性好,但是这种润滑剂容易蒸发或者流动损失限制了其应用。第三种方法是用于去湿的接枝润滑成分的纳米池(NP-GLIDE)。这种方法制得的涂层具备一定的自我修复能力,光学透过率高且摩擦系数低,但是选用的长的氟化链对环境有害且价格昂贵。使用接枝润滑成分的纳米池这种方法获得的涂层性能优异,也是目前用于3C电子产品上的涂料主要使用的一种方法。但是研究不够细致,持久抗污性能还需要进一步提高。于是设计了以丙烯酸树脂作为主链,侧链接枝低表面能部分的方法。其中异氰酸酯丙烯酸乙酯一方面可以使主链通过共价键的方式与低表面能部分结合,另一方面可以与丙烯酸羟乙酯反应引入不饱和双键从而实现光固化。通过研究不同主链分子量、不同氟醇/硅醇含量、不同双键含量对抗污性能的影响得到具有优异抗污性能的树脂。得到的主要结论如下:(1)合成数均分子量为6000-18000的丙烯酸酯共聚物上接枝60wt%的硅醇,主链分子量为6000左右时,抗污性能较好。其中水接触角最高103.3°,油酸接触角最高52.57°,耐涂鸦次数最高可达71次,摩擦系数最低可达0.084。(2)丙烯酸酯共聚物数均分子量为10000左右,接枝10wt%-60wt%硅醇,硅醇含量为60wt%时,抗污性能较好。水接触角最高为102.9°,油酸接触角最高为51.4°,耐涂鸦次数最高为34次,摩擦系数最低为0.156。(3)控制丙烯酸酯共聚物数均分子量在7000左右,硅醇含量为60wt%,接枝双键含量范围在4.56wt%-27.33wt%。双键含量达到27.33wt%时,抗污性能较好。水接触角最高104.2°,油酸接触角最高49.6°,耐涂鸦次数最高可达99次,摩擦系数最低为0.112。(4)合成数均分子量为3500-15000的丙烯酸酯共聚物上接枝20wt%全氟辛醇,主链分子量为15000左右时,水接触角最大为104.09°,油酸接触角为62.6°。主链分子量为3500左右时,摩擦系数最低为0.500。丙烯酸树脂上接枝全氟辛醇耐涂鸦次数为0次。(5)数均分子量为10000左右的丙烯酸酯共聚物上接枝5wt%-25wt%氟醇,全氟辛醇含量为25wt%时,水接触角最高可达103.95°,油酸接触角最高为67.10°,摩擦系数最低为0.451,耐涂鸦次数0次。(6)控制丙烯酸酯共聚物数均分子量为8000左右,氟醇含量为20wt%,接枝双键含量在0.2wt%-20.40wt%之间取五个点。双键含量变化时,水接触角基本维持在103.84°,双键含量为5wt%时,油酸接触角最高为62.77°。摩擦系数基本维持在0.502。耐涂鸦次数为0次。(7)选择数均分子量为8000左右的丙烯酸酯共聚物,控制硅醇含量为60wt%,全氟辛醇含量为5wt%-20wt%。全氟辛醇含量为20wt%时,水接触角最高为106.33°,油酸接触角最高为53.54°。全氟辛醇含量为0.2wt%时,耐涂鸦次数最高为55次,摩擦系数最低为0.193。设计合成了可UV固化的抗污功能性丙烯酸树脂,通过异氰酸酯丙烯酸乙酯巧妙地将可光固化双键与低表面能部分接枝到树脂侧链上,得到的涂料具有良好的抗污性能、优异的光学透过率、较低的摩擦系数以及较舒适的手感。通过研究不同丙烯酸酯共聚物的分子量、不同低表面部分含量以及不同双键含量研究这些因素对抗污性能的影响。发现对于接枝硅醇的树脂,降低分子量可以提高抗污性能,而且硅醇相较于全氟辛醇具有更好的抗污性能。

关键词： 含油污水   纤维素材料   湿强度   抗污性   油水分离  

摘要： 随着石油化工行业和制造业的飞速发展,含油污水的清洁处理成为了亟需解决的问题。以天然大分子纤维素的改性利用为目标,借助现代化学处理技术,赋予纤维素材料污水处理的功能,实现纤维素材料在含油污水处理中的应用,对加快低成本-高效率水处理技术的发展具有极具重要的意义。本论文以解决纤维素纸(CP)在含油污水中易水解和易污染的问题为导向,采用聚合物交联和构筑表面复合微纳多级结构的综合改性策略,实现纤维素纸的湿强度和抗污性的有效提升,围绕油水处理用高湿强度、高抗污性纤维素纸的制备、性能评价和作用机制进行了如下三个方面的探索:(1)将实验用纤维素纸与高分子聚合物(如聚乙烯亚胺,聚乙烯醇)等通过交联剂进行交联,形成三维的交联网格体系,提升纸张湿强度。(2)利用金属氢氧化物衍生物,在交联后的纤维素表面构建多片层状的复合微纳多级结构,增强纤维素表面的润湿性及抗污性;(3)利用分子动力学方法对改性纤维素纸的分离过程进行动力学模拟,从而深入分析改性纤维素纸油水分离的微观机理。 利用高分子聚合物和交联剂对纤维素纸进行改性,从而提高其湿强度是本研究工作的核心内容之一。经过交联改性后的纤维素纸(PCCP)的孔径及结构发生明显转变,纤维素交联产生大量的化学交联键取代了原生纤维素纸中易被水解的氢键,所以能够在湿环境下有效维持纤维基体的结构,显著提升纤维素纸的湿强度(湿环境下的杨氏模量提升了4倍左右)。此外,利用含羟基的金属化合物在改性纤维素纸表面构筑多片层状的微纳多级结构,有利于表面水化层的形成,赋予纸张高抗污性。经过有机交联-无机修饰后的纤维素纸(NB-PCCP)在润湿后的对轻质原油和重质原油具有极好的抗污作用,两种原油均难以在表面停留,并且NB-PCCP浸泡在原油中七天没有被污染。同时,NBPCCP对正己烷等有机溶剂也表现出良好的水下抗污性。基于上述两种优异的性能,NBPCCP能够实现对多种含油乳液的高效分离(截留率>99.5%)。除了分离性能以外,NBPCCP针对常见的阴离子染料(亚甲基蓝&刚果红)和阳离子染料(结晶紫&甲基蓝)展现出优异的染料去除性能(去除率>95%)。在具备良好水处理性能的同时,NB-PCCP也展现出良好的耐酸碱性能,耐久性能和耐磨损性能(能够在p H=3-12的范围内,十次循环分离测试后以及磨损试验后保持稳定的表面化学结构及良好的分离性能)。最后,综合运用密度泛函理论(DFT)计算方法和当前最先进的反应分子动力学(MD)模拟方法了NB-PCCP的油水分离过程,NB-PCCP表面水分子和油分子的径向分布函数和均方位移曲线从微观角度证明了NB-PCCP具有超亲水/水下超疏油特性。同时发现油水混合物中油分子的势能远高于水分子,油分子难以越过能垒透过NB-PCCP,使得NB-PCCP展现出良好的选择分离性能。 综上,通过对纤维素进行交联和表面改性,纤维素材料的湿强度和抗污性得到了有效的提升。本文采用的改性技术反应条件简便,具有很强的操作性。并且通过NB-PCCP的油水循环分离实验和耐酸碱性实验证明了改性纤维素纸具有良好的实际环境服役表现,且具有使用寿命长的优势,在含油污水处理领域中极具实际应用价值。本论文的研究工作对研发新型含油污水处理材料具有一定的借鉴意义,特别是有效地拓展了绿色环保纤维素材料的应用领域。

关键词： 电化学传感器   铜绿假单胞菌   铵离子选择性电极   氨氮   MXene(Ti3C2Tx)   生物污染  

摘要： 氨氮浓度的实时在线监测在污水处理和水质污染方面具有预警指示作用,铵离子选择性电极是所有氨氮监测方法中最容易实现这一效果的。然而,在实际应用中,铵离子选择性电极会遇到生物污染问题,这可能会缩短传感器的使用寿命,并导致测量误差。在此课题中,提出了一种基于Ag NPs@MXene表面改性铵离子选择性膜,赋予铵离子选择性电极抗生物污染性能。利用亲水聚多巴胺将无菌抗菌离子Ag NPs@MXene修饰于铵离子选择性电极表面,通过增加膜表面亲水性,降低表面粗糙度及释放抗菌粒子实现了铵离子选择性电极抗生物污染问题。经过表面改性制得的Ag NPs@MXene/PDA/NH4+-ISEs在10-1～10-6 M内能斯特响应良好,其响应斜率为54.01 m V/dec,检测下限可达10-6.2 M,满足污水环境中的氨氮检测范围。经对比发现其对Na+和K+选择性系数也优于商用电极,检测过程不受水中常见无机盐离子的干扰。与未改性NH4+-ISEs对比发现,Ag NPs@MXene/PDA/NH4+-ISEs对金黄葡萄球菌的抑菌率可达76.8%,对铜绿假单胞菌的抑菌率可达97.9%,使用寿命可长达十天以上,优于未改性的NH4+-ISEs。微生物的大肆繁殖不仅会造成生物污染问题,影响一些传感器传感性能,其对人体的感染危害研究也一直备受关注。铜绿假单胞菌作为一种耐药菌,广泛分布于各种水体环境中。这种细菌会对一些免疫力低下人群、重症监护病房患者和囊性纤维化（CF）患者产生致命的细菌感染。绿脓菌素是铜绿假单胞菌特异性分泌的一种可发生氧化还原反应的生物分子,在生物膜形成过程中起着重要作用。通过间接监测绿脓菌素可用于分析生物膜的生长同时也可及时反映铜绿假单胞菌的感染情况。在本研究中合成了一种新型电化学传感材料Co TAPc-MXene,将其修饰于玻碳电极表面构建了一种新型绿脓菌素电化学传感平台Co TAPc-MXene/GCE。研究发现Co TAPc-MXene/GCE对绿脓菌素检测性能良好,具有较宽的线性检测范围,在0.1-200μM范围呈线性相关（R2=0.9981）,传感器的灵敏度为0.4793μA·μM-1,检出限可达39 n M（S/N=3）。Co TAPc-MXene新型复合材料良好的电化学催化活性,为实现原位监测绿脓菌素和铜绿假单胞菌生物污染及时预警提供了可能。

关键词： 聚乙烯醇(PVA)水凝胶   g-C3N4   表面引发-光诱导原子转移自由基聚合(SI-photo ATRP)   抗生物粘附   抗菌表面  

摘要： 在生物医用材料领域,由于蛋白质、细胞和细菌的粘附导致的感染和并发症等问题,不仅影响材料的性能,更可能对患者造成生命威胁。因此提高材料的抗生物粘附性能一直是该领域的研究热点。 聚乙烯醇（PVA）水凝胶因其优异的生物性能,被广泛应用于生物医用材料领域。但是在植入人体后,PVA仍会产生生物粘附问题,因此需要对其进行改性以优化生物学性能。目前PVA改性反应使用的多为金属和有机染料催化剂,存在催化剂残留的问题,影响材料的实际应用。本文使用类石墨相氮化碳（g-C3N4）及其掺杂改性半导体作为表面引发-光诱导原子转移自由基聚合（SI-photo ATRP）反应的催化剂。由于g-C3N4半导体不溶于反应体系,通过洗涤、过滤可以很方便的将催化剂除去,很好的解决了催化剂残留问题。利用这一新型催化体系我们在PVA表面接枝磺酸基甜菜碱型两性离子（pSBMA）、p H响应甲基丙烯酸（pMAA）和甲基丙烯酸二甲胺乙酯（pDMAEMA）,最后进行季胺化,成功构建了亲水、具有p H响应和杀菌性能的嵌段聚合分子修饰水凝胶,提高了水凝胶的抗生物粘附性能,并对催化反应机理进行了研究。 本文的主要结论: （1）采用掺杂g-C3N4催化SI-photo ATRP法将pMAA和pDMAEMA接枝至PVA水凝胶表面。经改性后的PVA-g-pMAA-g-pDMAEMA水凝胶具有p H响应,季胺化后的PVA-g-pMAA-g-pDMAEMA+水凝胶具有p H响应和抗菌性能。接枝后的水凝胶表面变粗糙,力学性能基本保持不变。PVA-g-pMAA-g-pDMAEMA水凝胶的细胞增长率（RGR）大于80%,对于L929无细胞毒性,可作为生物材料使用。而PVA-g-pMAA-g-pDMAEMA+水凝胶的RGR低于80%,有一定的细胞毒性。根据水合效应机理以及粘附实验结果,PVA-g-pMAA-g-pDMAEMA水凝胶和PVA-g-pMAA-g-pDMAEMA+水凝胶具有促进蛋白质粘附作用。水接触角结果显示,随着p H增大,水凝胶表面水接触角减小。抗菌实验结果表明,PVA-g-pMAA-g-pDMAEMA+水凝胶具有杀菌作用,并且随着p H增大抗菌性能增强。采用改性g-C3N4催化SI-photo ATRP法将pSBMA接枝到PVA水凝胶表面,构建PVA-pSBMA-g-pMAA-g-pDMAEMA水凝胶和PVA-pSBMA-g-pMAA-g-pDMAEMA+水凝胶。两种水凝胶的p H响应性能、抗菌性能均保持不变,抗蛋白质吸附性能增强。PVA-pSBMA-g-pMAA-g-pDMAEMA水凝胶的RGR大于80%,对于L929无细胞毒性,可作为生物材料使用。而PVA-pSBMA-g-pMAA-g-pDMAEMA+水凝胶的RGR略低于80%,有一定的细胞毒性,但较PVA-g-pMAA-g-pDMAEMA+水凝胶得到改善。 （2）研究g-C3N4半导体光催化SI-photo ATRP机理。以甲基丙烯酸甲酯（MMA）作为反应物,α-溴苯乙酸乙酯作为引发剂,g-C3N4半导体作为催化剂,功率10 W的450 nm蓝光LED为光源。探讨了光照、空气、反应时间和α-溴苯乙酸乙酯用量等因素对SI-photo ATRP的影响。实验结果表明,光照对g-C3N4半导体光催化SI-photo ATRP起到了至关重要的作用,移除光源后反应不进行;反应需在有氧条件下进行,当充氮气除掉氧气后不反应;底物转换率随着反应时间的增加而增加,分子量逐渐减小最后保持稳定;分子量与α-溴苯乙酸乙酯用量成反比,最后保持稳定。聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）的1HNMR结果显示,α和ω链末端存在Br,并且PMMA聚合物能够进一步与其他物质聚合,最终形成了嵌段聚合物,证明了g-C3N4半导体光催化甲基丙烯酸甲酯反应机理是SI-photo ATRP,而不是一般的自由基聚合。

关键词： 抗污涂层   抗污材料   电分析化学  

摘要： 在实际样品基体中,目标物的浓度一般远低于背景杂质的浓度,在电极界面上,非特异性吸附既会阻断特异性信号,降低灵敏度,又会大大降低检测特异性。因此,防止电极表面的污染对于电分析的实际应用具有重要的价值。通常可通过在电极表面进行抗污材料修饰解决该问题,本文针对常用防污材料,包括聚合物、水凝胶、肽和硫醇化自组装单分子层以及纳米复合材料等修饰电极在电分析化学中的应用现状与展望进行了综述。

关键词： 海洋防污   RAFT聚合   可降解超支化聚合物   自生两性离子   表面碎片化  

摘要： 海洋微生物、动植物在海洋设施表面吸附、生长和繁殖形成海洋生物污损,给海洋工业造成严重影响。两性离子聚合物因其优异的抗污能力和生态友好性而受到极大的关注,然而,其本身的高亲水性和高极性导致它不易与其他非极性聚合物相容,在海水中易溶胀、力学性能差。同时,以往两性离子聚合物不可降解,在复杂的海洋环境中,其表面会被无机物或死菌覆盖,从而导致抗污性能失效。在本论文中,针对上述问题,我们设计制备了两类可降解超支化两性离子基抗污聚合物,并对其结构与性能的关系进行了研究。主要结果如下:(1)通过甲基丙烯酸甲酯(MMA)、羧基甜菜碱酯(TCB)和二乙烯基官能化聚(ε-己内酯)(PCL-V)的可逆加成-断裂链转移(RAFT)聚合,制备了表面碎片化超支化抗污聚合物(h-PCLx)。随着PCL-V含量的增加,h-PCLx支化度从0.7增加到4.6,且超支化结构改善了PCL的结晶性。傅里叶变换衰减全反射红外光谱(ATR-FTIR)测试表明,在0.1 M Na OH溶液浸泡3小时后,TCB水解产生了亲水性两性离子。接触角测试表明涂层水解后接触角均降低,进一步证实了亲水性表面的产生。附着力测试显示水解前后,所有涂层与基材的附着力均大于1 MPa,这表明了涂层本体具有良好的力学性能。石英晶体微天平测试表明该材料具有可控降解性,其降解速率可通过PCL含量调控,PCL含量越高降解速率越快;同时,该材料通过水解生成两性离子,表现出优异的抗蛋白质吸附性能。抗菌和抗藻测试表明,该聚合物涂层可抑制海洋菌(Pseudomonas sp.)和硅藻(Navicula incerta)的粘附。(2)进一步研究了二乙烯基单体种类和含量对聚合物性能的影响。采用乙二醇二甲基丙烯酸酯(EGDMA)、甲基丙烯酸酐(MAAH)和N,N?-己二酸双(双丙酮丙烯酰胺)(DAAH)等二乙烯基单体,将它们分别与TCB、MMA通过RAFT聚合制备降解速率可调的自生两性离子超支化聚合物。接触角测试表明所有涂层的接触角随浸泡时间的延长先减少后稳定,且随MAAH含量增加而降低;而随着交联剂的改变,h-EGDMA3、h-MAAH3和h-DAAH3的初始接触角分别约为78°、79°和81°,这表明交联剂的种类对聚合物的初始接触角影响很小。ATR-FTIR测试表明涂层表面同时发生TCB水解和交联剂降解。水解降解测试表明涂层的降解速率随MAAH含量增加而变快,降解速率由慢到快为h-MAAH0MAAH>EGDMA。表面形貌测试表明水解降解导致涂层表面随浸泡ASW时间的延长越来越粗糙,h-MAAH3的表面粗糙度从约0.07μm逐渐增加至0.57μm,h-DAAH3的表面粗糙度则从约0.08μm增加至1.71μm。抗污测试表明该涂层能有效抑制细菌和硅藻的粘附,随着浸泡时间的延长,TCB水解产生的两性离子越来越多,粘附在涂层表面的细菌和硅藻越来越少,在7天后几乎观察不到,表明材料具有优异的抗污能力。