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聚硅氧烷弹性体微球的可控制备及其表面皱纹化的研究

作　者: 王晓然
导　师: 杜希文；鲁从华
学　校: 天津大学
专　业: 材料学
关键词: 表面起皱 聚二甲基硅氧烷(PDMS) 弹性微球 层层自组装
分类号: TB383.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要


对于由平面的聚硅氧烷弹性体基底及其表面上构筑的超薄膜形成的该软/硬复合体系,研究该体系受外界刺激时软硬界面处应力的产生及其松弛形成的表面皱纹微结构的可控制备成为近几年科研工作的热点之一。但是曲面上皱纹化的制备及形成规律仍在探索中。本研究主要开展两方面的工作,首先制备出了弹性微球,然后在微球表面进行皱纹化处理。在制备弹性微球方法方面,本文研究了无挥发性溶剂的乳液聚合法制备出不同粒径的聚二甲基硅氧烷(PDMS)微球,考察了分散工艺、分散时间、搅拌速度对微球形貌、分散性的影响,总结实验工艺的优缺点,提出了溶剂挥发法工艺,讨论了常压保温蒸馏法与减压蒸馏法在微球形貌上的不同,进而确定减压蒸馏法为实验研究对象,根据不同溶剂、反应体系的温度、反应时间以及乳化剂的影响优化了减压蒸馏法的制备条件,成功制备出出1-30μm粒径范围的微米级单分散PDMS微球,并且改变条件,运用沉降方法分离出尺寸均一的微球,实现了不同粒径大小的单分散PDMS微球的可控合成。在微球表面皱纹化研究方面,以PDMS弹性微球为基底,利用蒸镀法和层层自组装法分别制备了金属和有机物的硬薄膜层,获得了相应的软硬体系,改变硬薄膜层的组成,并通过加热处理、溶胀处理和电子束轰击处理诱导软硬界面处应力的产生,当应力达到临界值时,体系以皱纹或裂纹的形式释放应力,进而成功制备出表面带有皱纹的聚二甲基硅氧烷微球,实现了皱纹化从平面上拓展到非平面表面。

全文目录


摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
第一章 绪论  8-22
  1.1 薄膜表面起皱  8-14
    1.1.1 皮肤上的皱纹  8-10
    1.1.2 软硬复合体系起皱膜  10-13
    1.1.3 曲面起皱的模拟  13-14
  1.2 单分散聚合物微球的研究现状  14-18
    1.2.1 物理机械法  14-17
    1.2.2 异相聚合法  17-18
  1.3 利用模板制备超薄膜的研究现状  18-20
    1.3.1 气相沉积法  19
    1.3.2 浸泡吸附法  19
    1.3.3 Langmuir-Blodgett 法  19-20
    1.3.4 层层自组装法  20
  1.4 研究思路及创新之处  20-22
第二章 实验原料和实验装置  22-25
  2.1 实验原料  22-24
    2.1.1 聚硅氧烷的理化性质  22-23
    2.1.2 化学药品相关信息  23-24
  2.2 实验测试设备  24-25
第三章 无挥发性溶剂的乳液聚合法制备PDMS 微球  25-38
  3.1 PDMS 微球的制备  25-29
    3.1.1 水溶液搅拌法  25-26
    3.1.2 水溶液振荡法  26-29
  3.2 PDMS 微球的形貌分析  29-30
    3.2.1 样品的清洗  29
    3.2.2 玻片和硅片的清洗  29
    3.2.3 光学显微镜（OM）分析  29
    3.2.4 扫描电镜（SEM）分析  29
    3.2.5 PDMS 微球的产率  29-30
  3.3 结果与讨论  30-37
    3.3.1 分散工艺的选择  30-32
    3.3.2 搅拌速度对PDMS 微球形貌的影响  32-33
    3.3.3 表面活性剂对PDMS 微球的影响  33-36
    3.3.4 聚合时间对PDMS 微球的影响  36
    3.3.5 微球的均一化  36-37
  3.4 本章小结  37-38
第四章 溶剂挥发的乳液聚合法制备PDMS 微球  38-52
  4.1 溶剂挥发法制备PDMS 微球  38-43
    4.1.1 乳液振荡法  38-40
    4.1.2 常压保温蒸馏法  40-41
    4.1.3 减压蒸馏法  41-43
  4.2 PDMS 微球的形貌分析  43-44
  4.3 结果与讨论  44-51
    4.3.1 分散工艺的确定  44-47
    4.3.2 溶剂对PDMS 微球形貌的影响  47-48
    4.3.3 挥发时间对微球形貌的影响  48-49
    4.3.4 反应体系温度对PDMS 微球形貌的影响  49
    4.3.5 表面活性剂的确定  49-51
    4.3.6 聚合时间对PDMS 微球产率的影响  51
  4.4 本章小结  51-52
第五章 PDMS 弹性微球表面的超薄膜制备及其薄膜褶皱化  52-61
  5.1 超薄膜的制备  52-54
    5.1.1 蒸镀法  52-53
    5.1.2 层层自组装法  53-54
  5.2 薄膜褶皱化  54
    5.2.1 加热处理  54
    5.2.2 溶胀处理  54
    5.2.3 电子束轰击处理  54
  5.3 结果与讨论  54-60
    5.3.1 原料对薄膜形貌的影响  54-56
    5.3.2 处理方式对皱纹的影响  56-60
  5.4 本章小结  60-61
第六章 结论  61-63
参考文献  63-69
发表论文和科研情况说明  69-70
致谢  70

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中图分类: > 工业技术 > 一般工业技术 > 工程材料学 > 特种结构材料
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