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在铜基底上几种润湿性可控表面的制备

作　者: 万菲
导　师: 杨武；高锦章
学　校: 西北师范大学
专　业: 分析化学
关键词: 离子液体晶体结构表面引发氮氧自由基聚合聚离子液体可逆润湿性铜表面材料微纳米结构超疏水
分类号: O631.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

表面润湿性是固体表面的重要特征之一。而表面润湿性动态可控的超疏水/超亲水性可逆转换材料由于可以对外部刺激做出精确和可预测的改变和调控,在自清洁表面、液体微球操纵器、变焦镜头等方面具有巨大应用潜能。通过固体材料表面的化学修饰可以显著改善其表面性质,而聚合物层对基底的修饰是一种常用且有效的表面改性手段。表面引发聚合反应(SIP)具有单体选择性广、聚合物链高度伸展、择优取向、接枝密度高、分布均匀、表面覆盖度高、结合牢固、膜厚度可控等特点成为目前表面修饰的首选方法之一。本论文通过表面化学修饰铜基底,制备了几种润湿性可控的表面并对它们进行了表征,具体内容包括如下几个部分:(1)参考文献方法合成了功能离子液单体1-(4-乙烯基苄基-)-3-丁基咪唑六氟磷酸盐,用核磁共振进行了表征。在室温条件下,培养出了该离子液体的单晶,利用X射线单晶衍射对晶体的结构进行了表征。(2)利用化学氧化法在铜基底上制备了花瓣状微纳米结构的CuO表面。然后通过表面引发氮氧自由基聚合反应将PVBIm-PF6聚离子液体成功地接枝到表面。利用简单的对阴离子交换可实现材料表面的润湿性调控。(3)利用长链有机弱酸甲醇溶液浸泡,在铜的表面进行氧化还原自组装反应,形成了微纳米结构的粗糙表面。研究表明材料表面形貌对超疏水性的产生具有显著影响,合适的表面粗糙度和较低的表面自由能的有机结合,使得制备出的薄膜具有较高的静态接触角和较小的滚动角,因而表现出较好的超疏水性。提出了表面超疏水膜的生长机理。

全文目录

摘要  7-8
Abstract  8-10
第一章绪论  10-48
  1.1 引言  10
  1.2 表面引发聚合反应  10-26
    1.2.1 表面引发聚合反应发生的基底  12
    1.2.2 表面引发聚合反应的类型  12-22
      1.2.2.1 表面引发自由基聚合(surface-initiated radical polymerization, SIRP)  12-18
      1.2.2.2 表面引发离子聚合反应(surface-initiated ionic polymerization, SIIP)  18-20
      1.2.2.3 表面引发开环聚合反应(surface-initiated ring-open polymerization,  20-21
      1.2.2.4 其它的表面引发聚合反应  21-22
    1.2.3 表面引发聚合反应的应用  22-26
  1.3 氮氧自由基活性聚合体系(NMRP)  26-34
    1.3.1 适用单体类型  29
    1.3.2 聚合方法  29-31
      1.3.2.1 溶液聚合  29
      1.3.2.2 悬浮聚合  29-30
      1.3.2.3 乳液聚合  30
      1.3.2.4 微乳液聚合  30-31
      1.3.2.5 分散聚合  31
    1.3.3 引发调控体系  31-34
      1.3.3.1 双分子引发调控体系  31-32
      1.3.3.2 单分子引发调控体系  32-34
    1.3.4 复合材料的开发  34
  1.4 本论文的选题依据及研究内容  34-36
  参考文献  36-48
第二章离子液体单体 1-(4-乙烯基苄基-)-3-丁基咪唑六氟磷酸盐(VBIM-PF_6)的合成与表征  48-57
   2.1 引言  48-51
    2.1.1 室温离子液体的分类  48-49
      2.1.1.1 按负离子进行分类  48
      2.1.1.2 按正离子进行分类  48-49
    2.1.2 室温离子液体的特性  49
    2.1.3 室温离子液体的合成  49-50
    2.1.4 离子液体晶体  50-51
  2.2 实验部分  51-52
    2.2.1 分析表征  51
    2.2.2 实验原料  51
    2.2.3 实验方法  51-52
      2.2.3.1 离子液单体1-(4-乙烯基苄基-)-3-丁基咪唑氯(VBIm-Cl)的制备  51
      2.2.3.2 离子液单体1-(4-乙烯基苄基-)-3-丁基咪唑六氟磷酸盐(VBIm-PF6)的制备  51-52
  2.3 结果与讨论  52-55
    2.3.1 离子液体单体的核磁共振波谱表征  52-53
    2.3.2 1-(4-乙烯基苄基-)-3-丁基咪唑六氟磷酸盐(VBIm-PF_6)的晶体结构  53-55
  2.4 结论  55-56
  参考文献  56-57
第三章利用氮氧自由基聚合反应在铜表面接枝聚离子液体制备可逆性亲疏水转换表面  57-70
  3.1 引言  57-58
  3.2 实验部分  58-60
    3.2.1 实验原料  58-59
    3.2.2 分析表征  59
    3.2.3 实验方法  59-60
      3.2.3.1 制备超疏水CuO纳米花膜  59
      3.2.3.2 硅烷偶联剂在CuO表面的固载  59
      3.2.3.3 CuO表面过氧基团的引入  59-60
      3.2.3.4 通过表面引氮氧自由基聚合反应制备聚1-(4-乙烯基苄基) -3-丁基咪唑六氟磷酸盐膜  60
      3.2.3.5 通过交换相应的阴离子改变表面的润湿性  60
  3.3 结果与讨论  60-67
    3.3.1 硅烷偶联剂单层的表征  61
    3.3.2 表面引发氮氧自由基聚合制备PVBIm-PF_6修饰微纳米结构CuO表面的征  61-64
    3.3.3 对离子交换及聚离子液体修饰CuO/Cu表面的可逆润湿性  64-67
  3.4 结论  67-68
  参考文献  68-70
第四章 12-羟基硬脂酸的醇溶液浸泡铜片引发的超疏水性  70-76
  4.1 引言  70-71
  4.2 实验部分  71
    4.2.1 材料及试剂  71
    4.2.2 实验过程  71
    4.2.3 测试与表征  71
  4.3 结果与讨论  71-75
    4.3.1 薄膜表面的润湿性  71-72
    4.3.2 薄膜表面的微观结构表征  72-73
    4.3.3 薄膜的化学组成及膜的生长机理  73-75
  4.4 结论  75-76
参考文献  76-78
硕士期间发表论文情况  78-79
致谢  79

在铜基底上几种润湿性可控表面的制备

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