玻璃表面纳米光引发剂的制备及性能研究

a nano-photoinitiator (NPI) was synthesized by the sol-gel reaction of tetramethoxysilane (TMOS) and photoinitiator-containing silane compound, then NPI was connected to the glass surface by chemical bond. photopolymerization of different monomer could be occurred on the surface of the NPI modified glass, the properties of the monomer would affect the properties of the surface of the glass, on the other hand, because the NPI was chemical connected to the glass, the polymer will connected to glass through chemical bond, which would increase the adhesion strength of polymer and glass. if photopolymerization occurred selected on the difference area of the glass, patterning could be obtained, which would provide special micro structure or functionalty for the glass. This research project including organic synthesis, photochemical reaction, polymerization, sol-gel reaction, structure identification,properties measurement. such a research seldom reported till recently.

通过合成带有光引发剂的硅氧烷单体与四甲氧基硅氧烷的溶胶凝胶反应，制备具有纳米尺寸的带有光引发剂的二氧化硅纳米粒子，通过进一步的水解、缩合反应，使该纳米二氧化硅光引发剂通过化学键连接于富含羟基的玻璃表面。通过不同性能可聚合丙烯酸酯单体的选择，以光聚合的手段将高分子通过化学键固定于玻璃的表面，增强高分子与玻璃的连接强度。而不同种类单体的选择可以调节表面修饰高分子材料的性能从而改变玻璃表面特性，通过选择性曝光可以在玻璃表面实现图案化并赋予玻璃特定结构或功能。 研究将涉及有机合成、光化学反应、溶胶凝胶反应、高分子合成、结构表征、性能测试等诸多方面，是典型的学科交叉。制备的纳米光引发剂主要目的是提高高分子与玻璃间的附着力，并通过光聚合制备高分子赋予玻璃功能化。该类研究鲜有报道。

本课题主要是围绕以光聚合为手段对玻璃表面改性从而赋予玻璃表面涂层特殊性能。本课题主要从以下三个方面展开。首先，制备带硅氧烷基团的光引发剂，该光引发剂可以通过水解的方式被接枝在玻璃表面，然后与光聚合树脂进行反应，固化后的涂层通过化学键固定在玻璃表面，增强涂层与玻璃之间的连接强度。而且制备的新型氟类光引发剂还可以赋予涂层一定的疏水性。其次，合成或采用功能性单体制备特殊性能涂层。如：通过合成新型季铵盐光聚合单体赋予涂层抗菌性；采用温敏性单体异丙基丙烯酰胺与纳米银制备温控智能抗菌涂层；利用丙烯酸二甲氨基乙酯（DMAEA）的pH敏感性，偶氮苯的光致异构效应以及与β环糊精的主客体识别，合成一种新型的可光固化的偶氮苯，并β环糊精（β-CD）、DMAEA结合，制备光控以及pH控的功能涂层；利用聚丙烯酸十八酯（POA）的结晶度对温度（即POA的熔点）的敏感性，将POA以光聚合的方法接枝到玻璃表面，通过调控温度改变涂层的透明性。最后，通过掩膜或其它化学方法制备不同形貌的功能涂层。例如，制备丙烯酸二甲氨基乙酯（DMAEA）条纹，对极性溶剂具有刺激响应性，当极性溶剂存在时，条纹溶胀形成波浪，当极性溶剂挥发后，条纹恢复，可以循环多次。利用这一现象，将这种条纹用于细菌控释。利用毛细管现象，将DMAEA条纹玻璃放置在含氟单体中，利用含氟单体的低表面能，使得含氟单体润湿条纹，通过控制浸泡时间，获得润湿性梯度条纹。利用十三氟辛醇丙烯酸酯（G06C）的疏水性以及溶剂法制备超疏水涂层。将双键硅烷化处理过的纳米二氧化硅置于同样双键硅烷化处理过的玻璃表面，然后紫外光固化可形成微纳米结构，赋予玻璃超疏水性能，其中与玻璃之间的反应增强涂层与基材之间的附着力。