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新环保涂料介绍,水凝胶涂料新概念
时间:2021-10-29 14:31:47 点击次数:501

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运用前景,包括药物输运、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,包括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,而制备水凝胶原猜中不可避免的含有毒性组分(比方单体)、一定程度上约束了水凝胶涂层的运用,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,受此启示,结合水凝胶运用场景特色,提出水凝胶涂料的概念,建立相关涂料体系,在该体系中,涂料的制备和涂料的运用进程分隔进行,整个涂层的制备进程分红四个部分:配方调制、基材处理、涂料涂敷、固化。通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,而下降运用进程中的风险和难度。

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

对基材的预处理,主要是通过氧气等离子体(O2-Plasma)和臭氧紫外线(Ozone UV)等技术进行处理,表面构成羟基基团,以便于在固化阶段和硅烷偶联剂结束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。

在水凝胶涂猜中,由于凝胶内部的交联和界面互联(Interlink)相互独立,最大化下降施工者在运用施工时和有毒物的接触。此外,施工条件温文,简单,因该水凝胶涂料为液态,可以通过链转移助剂(CTAchain transfer agent)调停黏度规模,黏度从0.5Pa.s1000Pa.s,横跨三个量级,使得施工方法可以变得多样,比方,刷涂、浸涂、旋涂、喷涂等等,均合适。其他,水凝胶涂料还可以通过单调处理,从液态变为粉末态,保存时间将得到进一步的延伸,在施工进程中,通过参与水,构成液态水凝胶涂料。

其他,作者还通过在配方中调度硅烷偶联剂的参与量,优化和改进固化后水凝胶涂层和基材附着力(900 J/m2水平)。

在建立水凝胶涂料体系之外,课题组还对水凝胶涂料体系的或许运用做了一些探求工作,首要,运用浸涂方法将p(AAm-co-TMSPMA)水凝胶涂层引进到医用金属导线表面,通过调度浸涂的速度,可以调整表面涂层的厚度。进一步比较发现,涂层可以显著减少原金属导线表面缺点,大幅下降表面冲突系数(是未涂敷表面冲突系数的1/8),冲突检验50次后,仍然没有明显变化,保持稳定。

水凝胶涂敷的镍钛合金导线

此外,依据三种不同的施工方法,制备了其他三种水凝胶涂料,分别是:温度灵敏水凝胶涂料(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))三种水凝胶涂料的运用。

 

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色,后续如在功能性方面多多加以探求,在制备技术方面和根底化学有更严密的结合,原材料方面将有望得到更大的丰厚,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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