中科院化學所邱東研究員團隊《Adv. Sci.》：強粘附、高效防霧涂層
2022-03-16 來源：高分子科技
“江霧秋樓白，燈花夜雨青“，霧固然朦朧飄渺，給人帶來美的享受，但也給人們的生產(chǎn)生活帶來不便甚至安全隱患，如降低能見度、影響儀器精度等。親水聚合物涂層可以通過將冷凝水滴迅速鋪展成液膜并將其吸收而起到防霧效果，從這一角度出發(fā)，增加親水聚合物涂層的厚度以提高其吸水容量可以使其防霧性能更加持久。然而會面臨以下挑戰(zhàn)：如何保持高的光學透明度，同時避免過度溶脹產(chǎn)生褶皺，并且防止在霧化條件下發(fā)生界面剝離。
圖1 可增厚的親水/疏水聚合物異質(zhì)網(wǎng)絡防霧涂層。
近日，中國科學院化學研究所邱東研究員團隊發(fā)展了一種親水/疏水聚合物異質(zhì)網(wǎng)絡（HN）涂層，實現(xiàn)了高效持久的防霧。在霧化環(huán)境中，與界面以弱相互作用結(jié)合的親水聚合物涂層由于粘附力不足導致界面剝離；只引入強界面相互作用雖然可以防止界面破壞，但是依然無法避免親水聚合物網(wǎng)絡的過度溶脹產(chǎn)生褶皺，因此即使增加其厚度也無法提高其防霧性能。為此，該研究構(gòu)筑了均勻的聚乙烯醇（PVA）/聚3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷（TPM）異質(zhì)網(wǎng)絡（PVA/PTPM HN）。其中，PTPM網(wǎng)絡與界面（如玻璃、聚甲基丙烯酸甲酯）通過形成共價鍵（如Si-O-Si鍵）或者拓撲纏結(jié)提供強粘附；同時，疏水PTPM網(wǎng)絡限制親水PVA網(wǎng)絡的過度溶脹而避免褶皺的產(chǎn)生。通過增加厚度，PVA/PTMP HN涂層的防霧性能顯著提升，厚度為200 μm時持續(xù)防霧時間長達30 min。此外，PVA/PTMP HN涂層在寬溫度范圍（20-100 °C）內(nèi)均能有效防霧，且可循環(huán)重復使用。該涂層有望規(guī)模化生產(chǎn)并應用于高性能防霧涂料，同時該涂層粘附性能優(yōu)異，也為玻璃、聚合物、金屬等基材的水下粘接提供新策略。
圖2 PVA/PTPM HN的高效防霧機理和性能。
圖3 涂覆有PVA/PTPM HN涂層的防霧眼鏡。
相關研究成果以“Effective Anti-fogging Coating from Hydrophilic/Hydrophobic Polymer Hetero-Network”為題發(fā)表在近期的《Advanced Science》雜志上（DOI: 10.1002/advs.202200072），博士研究生石峻赫和博士后徐禮桔為共同第一作者，邱東研究員為通訊作者。
原文鏈接：http://doi.org/10.1002/advs.202200072
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（責任編輯：xu）
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