PDMS/PMMA嵌段共取特防污涂层的制备及性能表征

摘要

具有微相分离表面的材料可以防止蛋白吸附，将化学性质不相容的均聚物引入同一共聚物中可以产生微相分离结构能够防止蛋白吸附，从而可以用来进行海洋防污研究。近几年来，采用具有微相分离结构的共聚物进行生物防污研究一直是个热点。聚硅氧烷具有防水、不易被溶剂溶解、良好的耐高低温性能、优良的疏水性能和透气性能；甲基丙烯酸甲酯也具有一些优良性能，如良好的吸附性能、机械性能和化学稳定性，并且甲基丙烯酸甲酯具有资源丰富、价格低廉的优点。
　　 本文采用双羟丙基封端的聚二甲基硅氧烷(HO-PDMS-OH)和小分子引发剂4，4’-偶氮-4-氰基戊酸之间一步缩合反应制备得到含聚二甲基硅氧烷的大分子引发剂(MAI)，在此基础上用MAI引发甲基丙烯酸甲酯单体进行自由基溶液聚合制备得到一系列链段组成比例不同的PDMS/PMMA嵌段共聚物。采用DSC、AFM和水接触角测试方法对PDMS/PMMA嵌段共聚物进行性能表征。DSC结果显示该嵌段共聚物具有PDMS和PMMA嵌段的特征热转变，这表明PDMS/PMMA嵌段共聚物具有微相分离结构；水接触角测试表明嵌段共聚物的表面具有疏水性能；AFM的形貌分析结果说明嵌段共聚物膜的表面微相分离形态因不同链段组成比例、120℃退火处理、成膜溶剂种类和成膜基底材料等主要影响因素可呈现出差异。采用甲苯作溶剂在单晶硅片基底上采用旋转涂膜法制备的嵌段共聚物膜表面有岛状微相分离结构，PDMS摩尔含量不同，嵌段共聚物的岛状区域尺寸不同；120℃退火处理使PDMS/PMMA嵌段共聚物膜的表面形貌发生变化，并且热处理温度均大于链段PDMS、PMMA的玻璃化转变温度时，嵌段共聚物薄膜能够达到完全的热力学平衡状态；不同种类的溶剂及基底对PDMS/PMMA嵌段共聚物的表面形貌及结构具有一定的影响。采用四氢呋喃作溶剂旋转成膜时，PMMA相以凹坑形式出现在PDMS连续相中，不同于甲苯作溶剂时的岛状结构表面形态；采用云母片作基底成膜时，嵌段共聚物表面呈现平行于膜表面的网状结构。对具有微相分离结构的PDMS/PMMA嵌段共聚物进行了牛血清白蛋白吸附实验，通过对蛋白吸附量的测定，该嵌段共聚物表面的蛋白吸附量仅为20-70μg(原溶液浓度2mg/ml)，表明该材料具有抗蛋白吸附性能。