罗样等：有机玻璃表面的静电自组装超亲水防雾改性
有机玻璃表面的静电自组装超亲水防雾改性
罗祥，赵剑豪2
（1.广东省技术开发中心，广东广州510070；2.暨南大学材料科学与工程系，广东广州510632）
摘要：研究利用聚烯丙基胺盐酸盐与SiO纳米粒子在有机玻璃片表面的静电自组装来进行超亲水防雾改性。水接触角分析显示随着双电层数目的增加，有机玻璃的亲水性明显改善，并在20双电层时呈现超亲水性。原子力显微镜观察表明，有机玻璃片的超亲水性与其表面形成规整排列的纳米微孔结构，有利于水汽在有机玻璃片表面形成水膜有关。防雾测试结果进一步表明，表面自组装改性能明显改善有机玻璃片的防等性能。此外，透光率分析结果还得出有机玻璃片改性后并不影响其透光性，反而还会固为反射光强减弱而略微提高。
有机玻璃；聚烯丙基胺盐酸盐;SiO，纳米粒
关键词：
子；静电自组装；超亲水；防雾改性
中图分类号：TQ31;O63
文章编号：1001-9731(2010)12-2057-03 1引言
文献标识码：A
有机玻璃（聚甲基内烯酸甲酯，PMMA)，是一种开发较早的重要热塑性塑料，具有较好的透明性、化学稳定性和耐候性，易染色，易加工，外观优美，已在建筑、汽车、镜片等行业中有着广泛的应用1-3。然而，由于有机玻璃表面的疏水性，在应用中温度和湿度的变化会使有机玻璃的表面形成水珠发生雾化，从面降低其透光性。目前普遍采用防雾剂的方法，通过防雾剂中的表面活性剂成分吸收水汽形成水膜，使水汽无法依附在镜片上形成雾气来实现防雾功能，但是防雾效果短暂。研究表明，提高材料表面的亲水性，获得超亲水表面是实现有效防雾的主要途径。传统获得超亲水性（水接触角≤5°)表面的方法是：使用TiO，等光化学活性材料，经过紫外辐射或者化学反应后实现超亲水性[4.5]；或者是制备有纹路的表面来促进超亲水行为[6.1]。最新研究表明，通过在材料表面引人纳米级的微孔结构，纳米微孔对水汽的诱捕和固定作用可使材料表面的饱和水汽形成水膜而实现超亲水性8.9。本研究利用SIO纳米粒子与聚烯丙基胺盐酸盐在水落液中的静电相互作用，在有机玻璃表面进行层层自组装，通过优化自组装双电层的层数来得到纳米微孔结构，并通过原子力显微镜观察、水接触角、透光性能以及防雾性能评价等来对层层自组装表面改性的有机玻
璃进行分析。 2实验
2.1试剂与材料
2057
SiO，纳米粒子水溶液LudoxSM-30（30%（质量分数)，平均粒径为7nm)和聚烯丙基胺盐酸盐（PAH， M.=7.0X10*)来自Sigma-Aldrich公司其它试剂均为国产分析纯。
2.2层层自组装表面改性
首先通过等离子体表面处理仪(PJ，AST公司)对有机玻璃片进行等离子处理（300W，13.56MHz， 3mn)清除其表面的污染杂质以及使其表面带上负电荷。然后将有机玻璃片浸泡在浓度为0.01mol/L的 PAH聚阳离子水溶液（pH=7.5）中15min，取出用蒸留水梯度清洗3次，每次各2min，随后再将有机玻璃片浸泡在浓度为0.03%（质量分数）的LudoxSM-3C 水溶液（pH=8.0)中15min，取出用蒸馏水梯度清洗3 次，每次各2min。如图1所示，一个循环操作过程（步骤1)～4))中由静电自组装得到的1层PAH阳离子与1层LudoxSM-30阴离子组成的复合涂层定义为双电层（Bilayer，简称BL)lo)。分别在有机玻璃片表面制备6、8、10、12、14、16、18、20、22BLs的PAH/
SiO，涂层。室温下晾干待用。 2.3分析与表征
2.3.1水接触角分析
使用CAM-PLUS接触角测量仪（Tantec公司）对有机玻璃片在空气中的静态水接触角进行测量。5μl 的水滴直接滴在各种改性的有机玻璃表面上，然后从水滴的图像中直接读取接触角的数值。每个样品分别
测量5个不同位置的接触角，最后取平均值。 2.3.2自组装涂层的表面形貌分析
用原子力显微镜（AFM）（VeecoInstruments， CA)对样品在接触模式下成像，用NanoScopeAFM 成像分析软件进行数据的采集和分析。硅探针安在微悬臂上，力常数为40N/m，针尖曲率半径约为10μm。 2.3.3防雾性能评价
将有机玻璃片放在温度为37℃、混度为100%的样品室中，0.5h后观察有机玻璃片表面的水珠形成情况来评价有机玻璃片的防雾性能。
，基金项目：国家自然科学基金资助项目（30900296) 收到初稿日期：2010-04-22
收到修改稿日期：2010-06-22
通讯作者：赵剑豪
作者简介：罗样（1977一），男，湖北大悟人，工程师，硕士，主要从事功能高分子材料研究。