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摘 要

本文主要研究涂覆在改性后PET基体上的有机-无机杂化膜的性能。基体表面改性使用的是等离子体处理改性，有机-无机杂化膜是采用溶胶-凝胶法合成的PMMA/SiO2的溶胶。然后溶胶涂覆在经过不同的等离子体改性后的PET薄膜上研究杂化膜的变化。本试验主要以紫外可见分光光度计和红外傅立叶为表征手段，同时接触角测量和硬度测试为辅助方法。

通过实验发现，经表面改性的基体接触角有很大变化，不同的等离子处理PET基体后再涂覆PMMA/SiO2溶胶，其UVPC透光性、接触角、红外傅立叶光谱分析仪FTIR和硬度等的性能差别不大。说明等离子体处理基体对于有机无机杂化膜的影响不大。

关键词：等离子处理 有机-无机杂化膜 FTIR 接触角

Adjustment of hybrid membrane internal molecular gradient

distribution on the surface of modification substrate

ABSTRACT

The main work is to investigate the performance of the modified PET substrate with coated inorganic-organic hybrid membrane. The modification of PET substrate is plasma treatment and the hybrid membrane is PMMA/SiO₂ which is synthesized by sol-gel method. The contact angle of the modified PET substrate was measured, while the substrates with the contact angles of 20-70°were prepared. UV spectrophotometer, FTIR, contact angle and hardness testing were used to characterize the structures and properties of the prepared coatings.

The results show that the contact angles obviously changed through different modification on the PET surface. After coating of PMMA/SiO₂ on PET substrate with different contact angles, the FTIR、UV spectrophotometer、contact angles and hardness testing suggest that the plasma treatment modification on substrate has few effect for the performance of the hybrid coatings.

Key Words: Plasma treatment; Organic-Inorganic hybrid membrane; FTIR; Contactangle

目录

摘要 I

ABSTRACT II

第一章 绪论 1

1.1 研究背景 1

1.2 梯度功能材料 1

1.3有机-无机杂化膜 3

1.3.1杂化膜的分类 3

1.3.2有机-无机杂化膜的制备 4

1.4 PMMA/SiO2溶胶 5

1.5 聚合物表面改性 6

1.5.1 溶液处理法 7

1.5.2低温等离子处理 7

1.5.3 表面接枝法 8

第二章 实验 10

2.1 原料以及设备 10

2.2 实验步骤与流程 11

2.3等离子处理PET基体测量接触角 12

2.4溶胶涂覆 12

2.4测试与表征 12

2.4.1接触角 13

2.4.2硬度测试 13

2.4.3 UVPC透光性测试 14

2.4.4傅立叶红外光谱测量 14

第三章 实验结果与讨论 16

3.1 接触角数据分析 16

3.1.1 不同等离子处理的接触角 16

3.1.2 涂覆溶胶后的接触角测量 18

3.2硬度测量 19

3.3 UV 透光性测试 19

3.4.傅立叶红外光谱测量 20

第四章 结果与展望 22

参考文献 23

致谢 25

第一章 绪论

1.1 研究背景

单组份材料作为涂料及膜保护体系一般无法同时满足基体附着力与装饰、保护等功能。因此，在实际工程中很少使用单层漆膜。所以人们就希望涂料在应用的时候能够同时满足隔热、防腐蚀、附着力好、有装饰作用等多种功能。通常通过连续涂覆两层或多层功能不同的涂层以达到此目的。但是这种涂覆方式程序复杂，且通常需要借助各种粘结剂、防腐剂、表面光滑剂等，以满足功能各异、材质不同的多层涂层的需要。

自分层涂层就是指整个体系在固化成膜的时候自动出现相的分离，而且内部功能分子出现梯度的分布，因此就会得到多层功能不同的聚合物薄膜。将其应用于漆膜的制备中，可以实现涂覆一次即可得到集防腐、保护、装饰等功能于一体的聚合物涂层。

现在，人们研究出来了一种有机硅聚合物-聚甲基丙烯酸甲酯梯度膜。它的一侧表面拥有有机硅本身的耐老化、耐磨损、使用时间长、抗污染保持清洁、耐溶剂和防水等良好的性能，而另一侧表面具有聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA)的优良粘结性，且在膜厚方向上每个组分的浓度从一侧到另一侧都出现了梯度的变化。

本实验使用的等离子体处理方法对聚对苯二甲基乙二醇酯(PET)基体表面进行亲水性改性，然后在基体上面涂覆聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA)和KH570预聚体与正硅酸乙酯(TEOS)共同水解生成的改性有机-无机杂溶胶，探究溶胶薄膜在厚度方向上分子梯度分布的情况，同时研究薄膜的光学性能、硬度和亲水性能。此外，还要探究改性二氧化硅溶胶在不同透明聚合物基体上的成膜性能。

1.2 梯度功能材料

在20世纪70年代，Bever.M.B第一次提出了梯度结构的概念。梯度功能材料是基于这种全新的材料设计概念二开发出来的新功能材料^[1]。对于梯度功能材料，其实它的全称是梯度功能复合材料（functionally graded materials),简称FGM。梯度功能材料是构成材料的组成或者结构在厚度方向从一侧到另一侧呈现出连续梯度的变化，如图1-1。其主要的特性就是结构组分以及物化性质出现连续的变化，从而让材料的宏观性质也在厚度方向上有连续的变化。而梯度功能材料这一概念是日本学者新野正之和等人于1987年提出的，具体是指一类结构和性质在厚度方向上连续的非均质复合材料^[2]。

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