含氟偶氮苯材料制备与表面性质研究

摘要

含氟偶氮苯聚合物即具有偶氮苯的光响应性，又具有氟原子低表面能的特性。由于氟原子的存在，使得其表现出一些相较于偶氮苯聚合物更优越的性能，如高绝缘性和低介电常数等。含氟偶氮苯聚合物在很多领域（涂料、石油化学、电子、新材料及精细化工等）都有广阔的应用前景，也越来越受到人们的广泛关注。本论文通过可逆加成-断裂链转移(Reversible Addition-Fragmentation Chain Transfer, RAFT)聚合的方法设计并合成了两种含氟偶氮苯聚合物，并考察了它们的光响应性等性能。
　　本论文研究的主要内容如下：
　　(1)首先合成了含氟偶氮苯单体4'-三氟甲氧基-[4-己氧基-(2-甲基丙烯酸酯基)苯基]偶氮苯（THPA），然后以α-二硫代萘甲酸异丁腈酯（2-cyanoprop-2-yl1-dithionaphthalate, CPDN）作为RAFT试剂，偶氮二异丁腈（2,2'-azobisisobutyronitrile, AIBN）作为引发剂，在苯甲醚中对单体进行RAFT聚合合成了聚合物PTHPA，然后以PTHPA为大分子RAFT试剂与4-乙烯基吡啶进行扩链反应得到嵌段聚合物PTHPA-b-P4VP，使用1HNMR和GPC对聚合物的结构进行表征，结果表明PTHPA和PTHPA-b-P4VP具有RAFT聚合的“活性”/可控的特征。
　　(2)根据PTHPA-b-P4VP中含氟偶氮苯链段和4-乙烯基吡啶链段溶解性的不同，分别研究了 PTHPA-b-P4VP在四氢呋喃和乙醇中的自组装行为，通过场发射扫描电镜（SEM）观察组装体的微观结构。利用365 nm紫外光的照射，研究了PTHPA-b-P4VP在溶液中自组装形成胶束的光响应行为，经过动态光散射（DLS）测试发现，胶束的尺寸随着紫外光的照射而改变。
　　(3)本文利用多巴胺的黏附性能制得了光响应性的超疏水表面。首先，制备类似荷叶表面的微纳结构，多巴胺在弱碱性水溶液中氧化自聚生成聚多巴胺，在聚合过程中它会黏附到硅球表面形成致密的纳米薄膜，得到粗糙表面，然后我们用低表面能的物质含氟偶氮苯修饰该表面，成功制得了超疏水表面。经过接触角测试发现，在紫外光和可见光的交替照射下，可以实现表面润湿性的可逆转变。

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第一章 前 言

1.1 响应性表面

1.2 光响应性表面

1.3 光响应性材料偶氮苯

第二章 本论文研究的目的和意义

第三章 含氟偶氮苯材料的制备

3.1 试剂和原料

3.2 含氟偶氮苯 4'-三氟甲氧基-[4-己氧基-(2-甲基丙烯酸酯基)苯基]偶氮苯(THPA)的制备

3.3 含氟偶氮苯 4'-三氟甲氧基-[(11-氧基-十一羧酸盐)苯基]偶氮苯(TOPA)的制备

3.4 分析测试仪器

第四章 含氟偶氮苯嵌段聚合物的制备及其自组装行为的研究

4.1 引言

4.2 试剂和仪器

4.3 RAFT聚合制备聚合物

4.4 嵌段聚合物在THF中的自组装行为

4.5 嵌段聚合物在乙醇中的自组装行为

4.6 总结

第五章 光响应性超疏水表面的制备

5.1 引言

5.2 试剂和仪器

5.3 超疏水表面的制备

5.4 总结

第六章 全文总结

6.1 全文总结

6.2 本论文的主要结果

6.3 创新点

6.4 问题与展望

参考文献

在读期间公开发表或录用的论文

致谢