聚合物表面键接微/纳米结构制备梯度防反射材料

Surface composition and nanostructure of polymeric materials have a dramatic effect on their properties and behaviors. Herein, a simple and direct protocol to fabricate surfaces with antireflective performance or/and gradient properties on polymeric substrates containing aliphatic C-H group is proposed by photoimmobilization of nanostructures, and based on attenuation of intensity of incident light in media. The followings are intended to be investigated: 1) covalently immobilization of various nanostructures, such as nanoparticles, hollow or Janus particles with surface attached rich BP segments, or continuous sharp profiles, onto polymeric substrates, 2) formation of gradient content of benzophenone (BP) segments covalently bound in direction perpendicular or parallel to substrate surface, under irradiation of incident light with gradient intensity which could be generated by applying solution in a thick layer, wedge-shaped filter or tilted substrate, and 3) analysis of antireflection performance of as-fabricated surfaces. The investigations are advantageous to preparation of soft and inexpensive polymeric gradient and/or antireflective film, and will be of great significance to theoretical studies and practical applications.

聚合物材料表面组成和结构变化可极大改变材料性能和功能。本申请拟以光化学方法直接在聚合物表面构筑化学键接的有序微/纳米结构并利用UV光传播的光强衰减特性制备防反射/梯度聚合物复合膜，主要研究内容包括：1) 将一定尺寸、表面含/不含光敏结构单元的粒子（实/空心球、Janus球等）或锥尖层键接在不同聚合物基材表面，制备防反射膜；2) 通过厚反应液层、楔形反应液或倾斜待反应表面形成梯度光强透射光，在基材表面形成垂直或平行方向上二苯甲酮（BP）浓度梯度，然后进一步键接微/纳米结构，制备梯度防反射膜；3) 研究所得复合膜的反射、透射性能。通过系统研究，提供一种在不同聚合物基材表面直接键接纳米结构、构筑梯度表面的简单方法，适用于含C-H结构聚合物基材，为制备聚合物基柔性、价廉防反射/梯度膜奠定了基础，在理论和应用上具有重要意义。

在已有聚合物基材表面接枝小分子、聚合物刷的研究基础上，项目将不同形貌、结构和表面组成的聚合物粒子或凝胶接枝在聚合物基材表面，以改变聚合物基材表面性质（润湿性和光学性能），获得功能聚合物材料。.项目主要进行了以下方面的研究：.1）形貌、结构、组成和尺寸不同的聚合物粒子制备: .利用一锅分散聚合和液-液界面相分离方法制备了形貌、结构、组成和尺寸不同的聚合物微球。其中，一锅分散聚合中，使用含BP结构的烯/炔单体、含-SH单体及AMS等，进行链增长自由基聚合、RATRP、及链增长和逐步点击聚合等，通过调控增长粒子的溶胀、交联、表面亲水性及粒子内分子链的移动性，诱导增长粒子分相，制备了表面富含功能基团且具有核-壳、空心、雪人/哑铃形以及凹陷或突起补丁的聚合物粒子；通过交联剂或AMS调控增长粒子界面聚合，获得了raspberry状功能粒子，建立了一种简单、直接、像通常合成球形粒子一样高效制备功能非对称聚合物微球的方法。此外，利用液-液界面相分离方法制备不同形貌和结构的雪人状聚合物微球。.2）聚合物基材表面功能化：.使用烯/炔光敏单体、交联剂、光敏聚合物以及含-SH单体，采用三明治一步/两步光接枝法、水-聚合物基材膜界面表面光接枝法及表面引发点击接枝聚合法，向表面引入了大量光敏BP基团、双键、三键及-SH基，为进一步表面固定微纳米结构奠定了基础。.3）基材表面键接微纳米结构：.利用基材表面和聚合物粒子表面功能基团间的偶联反应，将不同形貌、结构的聚合物粒子键接固定在基材表面，或由基材表面固定的有序球形粒子溶胀、分相转变成异形粒子结构。此外，利用表面接枝、沉淀聚合反应，在基材表面原位接枝了交联纳米凝胶粒子。进一步，研究了表面键接聚合物微纳米结构膜的润湿性以及光反射、透射性能。表面键接固定微纳米粒子或凝胶的聚合物膜在光电器件、抗菌膜材料及负载蛋白质、催化酶等方面具有重要应用价值。