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新的环保涂料:水凝胶涂料新概念
时间:2020-11-14 10:24:39 点击次数:164

水凝胶因其具有优胜的亲水、光滑,生物相容、药物缓释等特性而成为环保涂料的研究热门。功能性的水凝胶涂层更是在工程以及医药领域有广泛的潜在使用前景,包含药物输运、柔性机器人,人工皮肤,传感,水下防污等。

 

一般制备水凝胶涂层的进程一般含有三个进程,包含单体共价聚合到聚合物链上;聚合物链交联构成聚合物网络;聚合物网络和基材进行共价互联。一般,这三个进程是同步进行的,而制备水凝胶原料中不可避免的含有毒性组分(比如单体)、一定程度上限制了水凝胶涂层的使用,尤其是在医药领域。

关于普通涂料而言,交联进程和互联的进程是分隔的,哈佛大学的锁志刚院士课题组,受此启发,结合水凝胶使用场景特点,提出水凝胶涂料的概念,树立相关涂料系统,在该系统中,涂料的制备和涂料的使用进程分隔进行,整个涂层的制备进程分成四个部分:配方调制、基材处理、涂料涂敷、固化。经过将有毒的工序停留在具有特别维护的含配方调制的制备进程,而降低使用进程中的危险和难度。

在介绍这一概念的进程中,研究者以p(AAm-co-TMSPMA) 水凝胶为例,先经过自由基聚合构成高分子水凝胶,在以硅烷作为偶联剂实现水凝胶和基材的互联。

对基材的预处理,主要是经过氧气等离子体(O2-Plasma)和臭氧紫外线(Ozone UV)等技能进行处理,外表构成羟基基团,以便于在固化阶段和硅烷偶联剂结尾效果构成致密的硅氧烷结构。该水凝胶涂料固化进程中,无毒无有害物质,环保,快捷

在水凝胶涂料中,因为凝胶内部的交联和界面互联(Interlink)相互独立,最大化降低施工者在使用施工时和有毒物的接触。此外,施工条件温和,简单,因该水凝胶涂料为液态,能够经过链转移助剂(CTAchain transfer agent)调停黏度范围,黏度从0.5Pa.s1000Pa.s,横跨三个量级,使得施工办法能够变得多样,比如,刷涂、浸涂、旋涂、喷涂等等,均合适。别的,水凝胶涂料还能够经过枯燥处理,从液态变为粉末态,保存时刻将得到进一步的延伸,在施工进程中,经过参加水,构成液态水凝胶涂料。

别的,作者还经过在配方中调理硅烷偶联剂的参加量,优化和改进固化后水凝胶涂层和基材附着力(900 J/m2水平)。

在树立水凝胶涂料系统之外,课题组还对水凝胶涂料系统的或许使用做了一些探究工作,首要,使用浸涂办法将p(AAm-co-TMSPMA)水凝胶涂层引进到医用金属导线外表,经过调理浸涂的速度,能够调整外表涂层的厚度。进一步比较发现,涂层能够显著削减原金属导线外表缺点,大幅降低外表摩擦系数(是未涂敷外表摩擦系数的1/8),摩擦测验50次后,依然没有明显变化,保持稳定。

水凝胶涂敷的镍钛合金导线

此外,根据三种不同的施工办法,制备了别的三种水凝胶涂料,分别是:温度敏感水凝胶涂料(poly(N-isopropyl acrylamide-co-TMSPMA))水下超疏油耐脏污型水凝胶涂料(p(AAm-co-TMSPMA))、PH呼应性水溶胶涂料(poly(acrylic acid-co-TMSPAM))三种水凝胶涂料的使用

 

研究者提出水凝胶涂料这一创新性理念,紧紧围绕着施工进程环境友好的特点,后续如在功能性方面多多加以探究,在制备技能方面和根底化学有更紧密的结合,原材料方面将有望得到更大的丰富,并满足产业化要求,将有或许作为一匹黑马,成为环保涂料的重要选项。

本论文以《Hydrogel Paint》为题发表在最新的在Advanced Materials杂志上。

 



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