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多功能集成的层层组装膜材料

作　者: 张连斌
导　师: 沈家骢；孙俊奇
学　校: 吉林大学
专　业: 高分子化学与物理
关键词: 层层组装膜材料 silicate 纳米粒子超疏水多孔膜交替沉积材料制备技术聚合物复合物聚电解质复合物多孔的聚阳离子多层膜技术减反射膜硅烷偶联剂多孔二氧化钛薄膜表面带 layer 溶液
分类号: TB383.2
类　型: 博士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

随着层层组装技术(Layer-by-layer assembly technique)二十多年来发展,其作为一种简单、有效的膜材料制备技术已经被人们所广泛的接受。层层组装技术的众多优点,如可以在非平面基底大面积的制备多层膜,膜材料的结构与组成的可调控性等都是其他膜材料制备技术所无法企及的。因此,充分发挥层层组装技术在制备多层膜材料方面的优势对于功能性膜材料的制备意义重大。更为重要的是层层组装技术可以方便的通过改变构筑基元的种类和多层膜沉积过程并结合后处理等手段来方便的调控膜材料的化学组成与微观结构,这也为获得集多种功能于一身的多层膜材料提供了可能。本论文旨在利用层层组装技术构筑多层膜方面的灵活性以及结合对多层膜的后处理等方法制备集多种功能于一身的膜材料,主要包括以下三个方面:(1)利用聚阳离子PDDA和水玻璃sodium silicate在具有微米尺度结构的SiO2微球覆盖的基底表面上的交替沉积,得到了具有微纳米复合结构的表面,经过低表面能含氟硅烷偶联剂修饰后,获得了滚动角为3°,接触角为157°的超疏水表面;接下来进一步将这种制备超疏水表面的方法拓展到具有超疏水性质的近红外减反射膜的制备中,并证明了超疏水性能的引入可以有效的抑制多孔膜对水汽的吸收,从而保证这种多孔近红外减反射膜在相对湿度较大的环境中的使用性能。(2)利用聚阳离子PDDA与水玻璃silicate形成的带有正电荷的聚电解质复合物与聚丙烯酸PAA交替沉积,经过煅烧除去膜中的有机组分后,我们得到了具有高机械稳定性的防雾减反射膜材料。(3)利用刚性构筑基元TiO2纳米粒子与水玻璃silicate的交替沉积以及在多层膜的制备过程中采用非干燥的沉积过程得到了具有高度多孔结构的silicate/TiO2多层膜,这种高度多孔的silicate/TiO2膜材料可以作为涂层型吸附剂用于水中阳离子型染料污染物的吸附,吸附染料后的多层膜可以方便地通过紫外光照射进行恢复再生,并可重复多次使用。另外,采用原位AFM对多孔silicate/TiO2多层膜的形成过程的研究表明采用当前的这种非干燥的层层组装过程以及刚性的构筑基元对于克服层层组装过程中的自洽作用,形成高度多孔的结构是至关重要的。这一研究也为通过层层组装的方法直接获得多孔膜材料提供了一条新的途径。

多功能集成的层层组装膜材料

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