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高粘附性的透光超疏水PMMA-PS薄膜的制备和应用

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高粘附性的透光超疏水PMMA-PS薄膜的制备和应用

作者：谢柢丰吉林大学

学位级别：硕士

水是生命活动中不可或缺的一部分,因此,对于水的精准操纵和转移尤为重要,并具有广阔的工业和商业前景。过去的几十年间,由于微纳米结构的制备,使得液滴精准操控和转移成为了可能,同时催生了微流控装置的快速发展和商业化。但是,在微流... 详细信息

水是生命活动中不可或缺的一部分,因此,对于水的精准操纵和转移尤为重要,并具有广阔的工业和商业前景。过去的几十年间,由于微纳米结构的制备,使得液滴精准操控和转移成为了可能,同时催生了微流控装置的快速发展和商业化。但是,在微流控装置中,液滴的转移是依靠具有荷叶效应的超疏水表面和亲水表面相互配合来使用的,这就会造成液滴转移过程中产生污染和损耗。实现液滴定向转移就是减少污染的关键,同时高粘附性表面就是实现液滴定向转移过程的关键。随着对于润湿性研究的深入,超疏水表面可以分为具有高粘附力和低粘附力的超疏水表面,其中具有高粘附力的超疏水表面的灵感就是来自于玫瑰花瓣。玫瑰花瓣效应是材料在疏水状态下依然具有高粘附性的现象,这能够很好的解决液滴转移的问题。然而根据目前的研究,理想的高粘附力超疏水表面的实现仍然具有挑战性,同时,尚未证明两个超疏水表面之间液滴的转移方向。而玫瑰花瓣效应表面的成功制备代表了实现液滴多步操作和处理的关键步骤。因此,确定完美的玫瑰花效应状态所依据的关键特性具有较大的商业和科学影响。在具有可调控微纳米结构的路线中,静电纺丝是一种用途广泛,成本低廉的方法,并且能够实现多种微纳米结构,多种性能,以及柔性材料的制备。在本文中,我们提出了一种常温,无反应,简便、可控、成本低廉且可进行推广的方法,用于一步法合成透明玫瑰花瓣仿生涂层,以进行液滴操纵和液滴转移。根据玫瑰花瓣理论模型,我们通过对于实际接触角与本征接触角之间的关系,选出最容易观察出玫瑰花瓣效应的材料。通过对各中材料进行静电纺丝制备,从而可以实现具有高度粘合性的疏水润湿性的高性能微纳米网状形态。这些灵活的纳米网格形态使静态接触角达到120°到160°以上,以及接触角滞后效应从40°到80°,最大承载悬挂液滴体积为16μL,粘附力可以达到127.14μN,并且能够实现薄膜的全透光效应。同时对于疏水薄膜之间进行的液滴定向转移及影响作用做了分析及阐述。薄膜具有良好的粘附性,能够实现水捕捉。由于制备出的薄膜能够进行液滴的定向转移以及能够应用于多种平面上,其应用范围从灵活的便携式可穿戴生物传感器到微流控技术。

关键词：静电纺丝超疏水高粘附性液滴定向转移透光性低成本

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乳化沥青高粘附性能的研究

交通标准化 2010年第13期38卷 194-197页

作者：张烨苏震马庆丰蒋方坤重庆鹏方路面工程技术研究院有限公司重庆400054 中油燃料油股份有限公司北京100025

通过研究改性剂SBR胶乳和增粘剂FS403对粘结强度的影响,提出一种高粘附性乳化沥青的制备工艺和配方。该高粘附性乳化沥青可有效地提高层间的粘结力,对解决由于层间粘结不足而造成的拥包、开裂和车辙等早期病害有重要的实用价值。

关键词：胶乳增粘剂乳化沥青粘层油高粘附性

无胶型挠性覆铜板用聚酰亚胺材料的低温酰亚胺化制备

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无胶型挠性覆铜板用聚酰亚胺材料的低温酰亚胺化制备

作者：柳敬涵南京理工大学

学位级别：硕士

近年来,随着5G技术的蓬勃发展和消费需求的不断转变,电子电器领域对无胶型挠性覆铜板的性能提出了更高的要求。聚酰亚胺是无胶型挠性覆铜板常用的绝缘基膜,传统的聚酰亚胺薄膜介电常数较高,不满足日益增长的性能需求。而通过引入含氟基... 详细信息

近年来,随着5G技术的蓬勃发展和消费需求的不断转变,电子电器领域对无胶型挠性覆铜板的性能提出了更高的要求。聚酰亚胺是无胶型挠性覆铜板常用的绝缘基膜,传统的聚酰亚胺薄膜介电常数较高,不满足日益增长的性能需求。而通过引入含氟基团来降低材料的介电常数时,又会导致聚酰亚胺与铜箔间的粘附性变差,如何兼具介电性能与粘附性成为研究的重点之一。在常用的涂布法生产无胶型挠性覆铜板的过程中,聚酰亚胺的亚胺化温度过高,铜箔容易发生氧化导致挠性覆铜板的严重损坏,使用无氧烘箱又增加了制程的难度并大大增加能耗,且所得板材性能较有胶板大为下降。因此,制备能用于无胶型挠性覆铜板的低介电参数高粘附性的聚酰亚胺材料、并实现该材料的低温固化具有重要意义。本文通过两步法合成一种高粘附性的BTDA-ODPA-APB-BAPP型聚酰亚胺,采用固化催化剂降低亚胺化温度,探究了催化剂的种类、含量和亚胺化时的控温程序对聚酰亚胺性能的影响。然后利用BTDA-ODPA-APB-BAPP型聚酰亚胺与一种含氟聚酰亚胺6FDA-BTDA-6FAPB共混,研究共混比例对聚酰亚胺综合性能的影响。继续两步法合成了一系列6FDA-6FODA-ODA型含氟聚酰亚胺,初步得到了一种低介电参数高粘附性的聚酰亚胺材料,并研究不同共聚比例对性能的影响。最后采用6FDA-6FODA-ODA含氟聚酰亚胺与BTDA-ODPA-APB-BAPP非氟聚酰亚胺共混,探究组分对聚酰亚胺性能的影响,并探索低温亚胺化制备该聚酰亚胺材料的最佳条件。主要利用红外光谱、万能试验机、差示扫描量热仪、热失重分析仪来探究聚酰亚胺的分子结构、亚胺化程度、力学强度、热稳定性和以及所制备挠性覆铜板的粘结性能等。本文发现:固化催化剂的引入会降低聚酰亚胺的亚胺化温度,使用异喹啉作为催化剂时,聚酰亚胺在180°C以下便能完成基本亚胺化反应。当异喹啉与二酐的物质的量之比为2:1、亚胺化时控温程序设定为170、180°C各2 h时,聚酰亚胺的综合性能最好且固化催化剂的残留量最少。含氟聚酰亚胺与非氟聚酰亚胺进行共混,可以令聚酰亚胺兼具良好的介电性能和粘附性能,当含氟聚酰亚胺与非氟聚酰亚胺的质量比为1:4时,得到的共混聚酰亚胺的综合性能最好,且在固化催化剂的作用下,能实现基本亚胺化,材料的介电常数为2.98、剥离强度为1.07 N/mm。6FDA-6FODA-ODA系列的聚酰亚胺薄膜都具备较好的介电性能,介电常数在2.23～2.80范围内。6FDA-6FODA-ODA(n(6FODA):n(ODA)=8:2)的聚酰亚胺与BTDA-ODPA-APB-BAPP聚酰亚胺以1:4的质量比例进行共混,并在异喹啉作为固化催化剂、亚胺化条件为170、180°C各2 h时,低温亚胺化得到的聚酰亚胺材料,拉伸强度为147.17 MPa、T为503.61°C、T为570.54°C、剥离强度为1.12 N/mm、介电常数为2.56,是一种综合性能优异且可低温亚胺化的低介电参数高粘附性聚酰亚胺材料。

关键词：聚酰亚胺高粘附性低介电常数低温固化共混

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多功能生物水凝胶用于腹壁缺损修复的研究

多功能生物水凝胶用于腹壁缺损修复的研究

作者：尹祥意青岛大学

学位级别：硕士

因先天性薄弱、外伤、肿瘤术后而导致的腹壁缺损是近年来常见的外科临床问题。腹壁缺损可能导致腹壁疝的发生,导致肠梗阻甚至于肠坏死,进而危及人的生命。目前,治疗腹壁缺损的金标准为外科手术治疗,但是传统的直接缝合方法因极高的复发... 详细信息

因先天性薄弱、外伤、肿瘤术后而导致的腹壁缺损是近年来常见的外科临床问题。腹壁缺损可能导致腹壁疝的发生,导致肠梗阻甚至于肠坏死,进而危及人的生命。目前,治疗腹壁缺损的金标准为外科手术治疗,但是传统的直接缝合方法因极高的复发率而被无张力补片修补术而替代。普外科医生通常使用永久性合成聚合物网片[例如聚丙烯网片(PP)]来加固缺损区域。然而,这种网片会诱发明显的异物反应并加速纤维化,可能会导致慢性疼痛并在术后进一步限制患者正常运动。传统补片不具有粘附性,需要丝线固定,延长了手术操作时间加大暴露风险,由于修补术后修补材料的不可吸收性从而会导致一系列并发症,包括肠糜烂和患者体力活动受限等。使用生物补片如猪小肠粘膜和真皮,是修复腹壁缺损的替代策略。但是,生物补片的应用仍然受到其复杂的脱细胞过程、强度的损失和高成本的限制。因此,亟需开发一种使用方便、微创治疗、仿生、湿态下高粘附、良好机械性能、抗菌和促进组织修复的生物多功能补片用于腹壁缺损的修复。近年来,功能性水凝胶由于其天然的细胞外基质样结构、可调节的机械性能、弹性网络结构、可有效吸收伤口渗出液等性质,在生物医学应用中特别是组织修复和再生当中越来越受到关注。化学交联水凝胶的形成是通过使用小交联剂分子,杂化聚合物网络,酶催化反应,光敏剂等进行的。在这些制备策略中,动态希夫碱在没有任何刺激的生理条件下快速凝胶化和自愈,因此非常有吸引力,并且它们具有良好的抗疲劳性和生物相容性,因此它们已被用于生物医学应用,如药物输送系统,伤口愈合,组织再生,组织粘合剂等方面。针对上述临床问题和需求,我们基于席夫碱反应开发了一种的生物多功能羧甲基壳聚糖(CMCS)和四臂聚(乙二醇)醛(4-arm-PEG-CHO)水凝胶补片用于全层腹壁缺损修复。我们通过1H核磁光谱结果表明存在醛基(10.04 ppm)、苯环(8.14-8.16、7.88-7.90 ppm)和酯基(4.45 ppm)质子的峰,表明成功合成出4-arm-PEG-CHO并且不同组分比例下的水凝胶在室温下均在5分钟内形成。通过爆破压力实验表明,水凝胶1、2和3的平均爆裂压力分别为217.5、150.0和90.0mmHg,所有水凝胶的爆裂压力显着高于正常腹内压(5mmHg),甚至高于Ⅳ级腹腔筋膜室综合症(25 mmHg),可以胜任腹壁缺损物理屏障的作用。在模拟体内生理环境下,6天后水凝胶对湿润皮肤仍表现出良好的粘附性能,可以有效防止水凝胶在手术后移位。通过宏观自愈观察和流变自愈测试,切割后的水凝胶可以在没有任何外部刺激的情况下再次组合成完整的蝴蝶形水凝胶,并且自愈合后的水凝胶强度足以支撑自身重量,流变恢复测试时它们在应力恢复后立即恢复了原始值,并且经过多次相同的循环后,G’没有显着下降,这使得如果患者术后切口受损,补片发生破裂,水凝胶可自愈合,有效防止复发。通过体外抗菌测定,采用菌落法(CFU)测试来研究水凝胶对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抗菌活性,显示所有水凝胶均对两种细菌显示出一定的抗菌作用。为了加速组织修复,将牛碱性成纤维细胞生长因子(rb-bFGF)引入水凝胶补片中,进行了活死细胞染色以评估水凝胶的细胞毒性,采用划痕试验来研究水凝胶对细胞迁移的影响,凝胶+rb-bFGF样品显著促进细胞增殖和迁移,显示出对腹壁缺损修复的巨大潜力。组织形态学实验表明,与临床常用的商品化PP补片相比,所开发的水凝胶补片能够通过上调Ki67的产生促进腹壁组织的修复和增厚,促进胶原蛋白的形成,诱导新生血管形成,同时可以通过减少IL-6、TNF-α和IL-1β的表达来抑制炎症。我们的结果表明,这种新型生物多功能水凝胶补片在治疗全层腹壁缺损方面具有巨大潜力。

关键词：腹壁缺损水凝胶高粘附性组织修复

PBS/fGO复合材料及PBS基疏水材料的制备与性能

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PBS/fGO复合材料及PBS基疏水材料的制备与性能

作者：罗刘闯郑州大学

学位级别：硕士

生物可降解材料聚丁二酸丁二醇酯(PBS)因其优良的机械加工性能和生物相容性,在绿色包装、生物医用工程、环境工程、生态农业等领域有着广泛的应用前景。但是其在力学性能上表现为强度不足、韧性有余的特征,影响了其作为工程材料的应用... 详细信息

生物可降解材料聚丁二酸丁二醇酯(PBS)因其优良的机械加工性能和生物相容性,在绿色包装、生物医用工程、环境工程、生态农业等领域有着广泛的应用前景。但是其在力学性能上表现为强度不足、韧性有余的特征,影响了其作为工程材料的应用。石墨烯作为性能优异的二维纳米材料,利用其纳米效应可以对PBS进行增强改性。另一方面,在以上应用领域中,常需要这类材料具有强疏水性,因此构筑PBS的疏水结构也有利于其应用发展。鉴于以上问题,本论文进行了两个方面的研究工作:一是以功能化氧化石墨烯(fGO)为填料,利用溶液复合法制备了PBS/fGO复合薄膜材料,并对其力学性能、结晶行为和热稳定性进行了探究;二是利用聚合物微相分离的方法,构筑了PBS基强疏水材料,并对它在油水分离中的应用进行了初步考察。为了改善GO与PBS的相容性和GO在PBS中的分散性,首先利用高效的非公价键—离子键法,采用双十二烷基二甲基溴化胺(DDAB)对GO进行修饰,从而得到功能化石墨烯(fGO),所制备的fGO能够在氯仿中稳定分散;进而利用溶液复合法制备了PBS/fGO复合薄膜,并对其结构和性能进行了表征。在力学行为上,在fGO的含量为0.1wt%时,复合薄膜的拉伸强度和断裂伸长率相较纯的PBS分别提高了36%和31%,但是随着含量的继续增大,其拉伸强度和断裂伸长率都呈现出下降趋势;结晶行为分析表明,fGO的加入在复合材料结晶过程中虽然有诱导异相成核的作用,然而由于所修饰的fGO所表现的位阻效应限制了PBS分子链在结晶过程中的重排运动,使得复合材料的结晶温度升高,而结晶度有所下降。热稳定性分析表明,不同含量fGO的加入对PBS复合材料的热稳定性并没有明显的影响。利用聚合物微相分离原理,以氯仿为良溶剂,无水乙醇、正丁醇、乙酸乙酯、乙酸丁酯为非溶剂,设计了具有强疏水性的生物可降解PBS薄膜材料制备工艺,探究了PBS浓度和非溶剂含量等因素对所制备薄膜的润湿性、结晶性、粘附力以及表面形貌的影响。结果表明,不同种类非溶剂的加入都使得PBS疏水薄膜的静态接触角有大幅度的提升,最高达到142.5°,比未处理的PBS薄膜接触角提高了近60°。所制备的强疏水性PBS表面对水滴的粘附力都高于100μN,最高达到248μN,均表现为高粘附性的特征。这主要源于相分离过程中薄膜表面形成了具有不同形状的微米-纳米结构,由精细的微米-纳米多阶结构与水滴接触时所表现的钉扎效应和毛细效应共同决定的,这与Cassie渗入态模型基本吻合。疏水薄膜表面的静态接触角在一定程度上受PBS浓度的影响,并且随着非溶剂添加量的增大而增大,这主要归因于相分离作用所构筑的微米-纳米结构随着非溶剂添加量的不同所产生的改变。所得疏水薄膜的结晶度相比于未处理的PBS薄膜有大幅度的提升,与其静态接触角的大小呈现出正相关性。利用溶剂-非溶剂法还制备了三维的PBS基疏水材料,并对其油水分离效果做了初步探究。所制备的疏水材料表现出优异的疏水和亲油性,其吸油和有机溶剂的能力可以达到自身重量的5倍,表明该材料在油水分离领域中有着一定的应用前景。

关键词：聚丁二酸丁二醇酯氧化石墨烯复合材料强疏水微相分离高粘附性