氟化基團(tuán)高度有序排列高分子表面的構(gòu)筑及其性能.pdf

1、氟化聚合物由于其優(yōu)異的表面性能而被廣泛應(yīng)用。氟化聚合物的表面性能與氟化基團(tuán)在表面的富集以及在表面的排列有序度有關(guān)。因此，構(gòu)筑氟化基團(tuán)高度有序排列的高分子表面對(duì)氟化聚合物性能的提高至關(guān)重要。在課題組前期研究的基礎(chǔ)上，本論文合成了具有“推拉”結(jié)構(gòu)的末端羧基化的氟化嵌段共聚物聚丙烯酸-b-聚甲基丙烯酸甲酯（-b-聚甲基丙烯酸十八酯）-b-聚甲基丙烯酸全氟辛基乙酯(PAA-b-PMMA(-b-PODMA)-b-PFMA)，期望強(qiáng)化聚合物在成膜過(guò)

2、程中的“推拉”作用。即末端的功能基團(tuán)羧基與基底上的環(huán)氧基基團(tuán)反應(yīng)形成共價(jià)鍵，增加“拉”的作用;在氟化單元的前端連接易結(jié)晶的單元PODMA，增加氟化基團(tuán)向表面“推”的作用，使薄膜表面的全氟烷基規(guī)整排列，真正達(dá)到氟化表面的最佳特性。利用接觸角測(cè)試、橢圓偏振光譜儀(Ellipsometry)、X射線光電子能譜(XPS)、原子力顯微鏡(AFM)等表征手段，研究了改性SiO2基底上制備的羧基化氟化嵌段共聚物膜的表面結(jié)構(gòu)與性能。同時(shí)研究了氟化基團(tuán)規(guī)

3、整排列的高分子膜表面的蛋白質(zhì)吸附行為。所得結(jié)論如下:
　　(1)利用原子轉(zhuǎn)移自由基聚合(ATRP)方法合成了氟化嵌段共聚物PtBAm-b-PMMAn(-b-PODMAx)-b-PFMAy，將叔丁基水解，制備得到羧基化氟化嵌段共聚物PAAm-b-PMMAn(-b-PODMAx)-b-PFMAy。采用凝膠滲透色譜(GPC)、1H-NMR、元素分析和紅外光譜(FT-IR)等分析手段確定了聚合物的結(jié)構(gòu)與組成。
　　(2)150℃熱處

4、理48h后，在改性SiO2基底上制備了羧基化氟化嵌段共聚物PAA11-b-PMMA35-b-PFMAn膜，并且聚合物膜的厚度和表面上Fls的強(qiáng)度隨著PFMA鏈段長(zhǎng)度n的增加而增加。對(duì)于SiO2基底和改性SiO2基底上制備的羧基化氟化聚合物膜，無(wú)論是否進(jìn)行熱處理，當(dāng)PFMA鏈段長(zhǎng)度n相同時(shí)，改性SiO2基底上制備的羧基化氟化聚合物膜PAA11-b-PMMA35-b-PFMAn表面水接觸角、表面F/C比、氟化基團(tuán)在表面排列的有序性等都高于S

5、iO2基底上旋涂膜的表面。因此，末端的功能基團(tuán)羧基與基底上的環(huán)氧基基團(tuán)反應(yīng)形成共價(jià)鍵，增加了“拉”的作用。
　　(3)研究了影響改性SiO2基底上羧基化氟化嵌段共聚物膜表面性能和結(jié)構(gòu)的因素。熱處理使含氟組分向表面富集的程度提高，氟化基團(tuán)在表面排列的更加有序，表面疏水疏油性更好;改性SiO2基底上環(huán)氧基的密度越低，聚合物膜的厚度越小，氟化基團(tuán)在表面的富集程度減小，表面疏水性下降;中間段PMMA較長(zhǎng)時(shí)（段長(zhǎng)為160），所得氟化聚合物膜

6、的疏水性能降低，氟化基團(tuán)在表面的富集程度和排列有序性也降低;結(jié)晶性鏈段PODMA的引入使氟化聚合物膜表面的疏水疏油性增加，氟化基團(tuán)在表面的富集程度提高。從以上研究結(jié)果可知，改性SiO2基底上羧基化氟化嵌段共聚物膜具有類(lèi)似氟化聚合物刷的結(jié)構(gòu)，強(qiáng)化了聚合物在成膜過(guò)程中的“推拉”作用。
　　(4)研究了改性SiO2基底上羧基化氟化嵌段共聚物PAA11-b-PMMA35-b-PFMAn膜的刺激響應(yīng)性行為。發(fā)現(xiàn)氟化聚合物膜具有溶劑響應(yīng)性和熱

7、響應(yīng)性。與環(huán)己酮處理后的氟化聚合物膜相比，氟化聚合物膜用含氟組分的良溶劑三氟甲苯處理時(shí)，表面粗糙度低，疏水性能好，表面F/C比高。當(dāng)氟化聚合物膜經(jīng)加熱和環(huán)己酮反復(fù)處理時(shí)，表面水接觸角和表面粗糙度具有可逆性。熱處理后，氟化聚合物膜的水接觸角高，表面粗糙度低;而環(huán)己酮處理后，水接觸角低，表面粗糙度高。
　　(5)研究了不同表面的異硫氰酸熒光素標(biāo)記的牛血清蛋白(FITC-BSA)的吸附行為。與SiO2和改性SiO2表面的蛋白質(zhì)吸附相比，