蒸發(fā)對聚合物有序結構構筑及多孔介質表面處理的影響.pdf

1、在材料科學領域中，研究蒸發(fā)的理論與應用有助于指導實際工作及解決難題。本論文分別研究了蒸發(fā)對聚合物有序結構構筑及多孔介質表面處理的影響。
　　在聚合物有序結構構筑方面，我們研究了Marangoni對流對呼吸圖陣列的影響。在飽和濕度的環(huán)境下將聚苯乙烯-b-聚丙烯酸的二硫化碳溶液澆注到基板上（靜態(tài)呼吸圖法），可以減小由空氣流動干擾引起的不確定性。因此，在靜態(tài)呼吸圖中Marangoni對流對呼吸圖陣列的影響起主導作用。利用改變基板的表面性

2、質或形貌，可以對蒸發(fā)液滴內Marangoni對流進行加強或限制。根據“咖啡環(huán)”效應，我們觀察靜態(tài)呼吸圖的蒸發(fā)過程及所形成的圖案特征，測試多孔薄膜的厚度，分析Marangoni對流對呼吸圖陣列的影響。低表面能的基板可以加強Marangoni對流，不適用于在聚合物薄膜上制備具有高度有序的單層陣列的圖案。由Marangoni對流引起的方向性強表層流是形成有序呼吸圖陣列的主要原因。我們的結論有助于人們更深、更詳細地了解靜態(tài)呼吸圖法，對研究呼吸圖

3、陣列的形成機理具有重要意義，同時也提供了一種控制微孔有序排列的方法。
　　由蒸發(fā)引起的質量傳輸除了表現在“咖啡環(huán)”現象中的Marangoni對流，還表現在多孔介質的蒸發(fā)過程中溶質分布的非均勻性效應。由于水分的蒸發(fā)誘導作用，溶質在表層富集，形成內部含量少而表層含量多的非均勻分布。此過程是一個自發(fā)的過程，對多孔介質的表面處理（如親/疏水處理）具有重要的意義。合理地利用溶質分布的非均勻性效應，只需少量的改性劑就可以在多孔介質的表面富集高

4、濃度的改性劑。這將有利于多孔介質表面處理中改性劑用量和生產成本的降低。建筑石膏是一種常用的多孔介質，對其進行疏水處理可以克服其防水性能差的缺點。因此，我們以建筑石膏疏水處理為例，研究了非均勻分布溶質對多孔介質表面處理的影響。采用硅烷偶聯(lián)劑A151為改性劑，聚乙烯醇(PVA)為增強劑，通過測試石膏試樣的表面潤濕性能、吸水率、抗壓強度等防水性能，分析其元素分布和觀察微觀形貌，我們證實其防水劑成分（溶質）的分布具有非均勻性，并分析了有機硅復合

5、防水石膏的防水機理。溶質隨著水分的蒸發(fā)遷移，在表面富集，形成致密的防水層。只需要少量的A151與足夠的PVA，就可以使石膏試樣具有低的吸水率和高的耐水強度。浸水2h后，石膏試樣的吸水率僅為0.9％，其濕強仍然是普通石膏制品干強的1.4倍。因此，溶質的非均勻分布有利于在保持石膏制品良好防水性能的同時降低防水劑的用量，對生產中成本的降低具有重要意義，對其它多孔介質的表面處理也具有指導意義。
　　蒸發(fā)的深入研究與合理利用可以為材料科學的