高透明的结构型抗菌及防污涂层的制备及应用研究

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生活中充满着各式各样的污渍,为了保持健康和舒适的环境,对水性和油性污渍都展现出强烈排斥性的防污材料成为了人们理想选择。但是现有的防污材料存在着光学透明度不高,耐磨性差,难以长久防污等缺点。而光滑的聚合物基防污涂层有效克服了上述问题,并且优异的自清洁性,拒液性和防涂鸦性能使其在高楼大厦玻璃幕墙的防灰尘,民用基础设施的防腐蚀等方面有着潜在的应用。此外,将抗菌剂接入防污体系中而扩展出的抗菌能力有效的扩大了涂层的防护范围。这种对无生物特征的污渍以及有生命活动的细菌均有良好排斥效果的涂层更贴合实际生活应用,且其从源头上防止污渍沾污和细菌附着的策略值得期待。因此,制备这类抗菌及防污材料意义重大。本文通过将单端羟基聚二甲基硅氧烷(PDMS)引入重度交联的聚氨酯体系中制备出无氟全疏性防污涂层。仅需5wt%PDMS含量就使涂层的表面能下降为24.32 m J m-2,所制备的涂层展现出优异的润湿性和自清洁性。该涂层表面光滑且平整,均方根粗糙度仅为0.406 nm,表现出高度光学透明。此外,防污涂层还能赋予各个平滑基材(玻璃、木板和金属板等)优异的防油墨性能,而赋予棉织物超疏水性。并且,涂层的防涂鸦和防人工指纹液性能,为城市涂鸦和电子设备的屏幕污染提供了一个解决方案。而即使该涂层在极端腐蚀液中浸泡12小时后依然保持卓越的润湿性,表明涂层具有良好的-。此外,优异的机械性能使其在遭受冲击,刮擦和弯曲之后依然保持着显著的防油墨性,并且涂层是耐磨的。将小分子抗菌剂六氢-1,3,5-三(羟乙基)-均三嗪(TNO)共价接枝入原全疏性防污体系中制备出高透明的抗菌及防污涂层。当TNO含量增至8 wt%时,涂层对大肠杆菌和金色葡萄球菌的杀菌率均达到98%以上,并且涂层周围未出现抑菌圈,表明了该涂层是具有非浸出性能的结构型抗菌材料。此外,由于PDMS的占比下降导致涂层的表面润湿性下降。但是,均方根粗糙度为0.42 nm的光滑平整涂层依然具有高度透明性,并且XPS分析也证实了PDMS链段在表层的富集效果下降从而暴露出更多的TNO分子链,因此赋予涂层出色的抗菌和防污性能。此外,具有优异的自清洁性,防涂鸦性和防人工指纹液性的涂层对细菌也展现了杰出的防附着性,并且在严重物理损伤后依然保持卓越的防油墨性。
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