论文部分内容阅读
两亲性共聚物同时含有亲水基团和疏水基团,因而具有独特的性能,在诸多领域具有应用前景。多面体低聚倍半硅氧烷(POSS)具有优良的稳定性、疏水性。甲基丙烯酸磺酸甜菜碱(SBMA)是一种带有正负电荷的两性离子单体,水合作用强。本文采用原子转移自由基聚合(ATRP)方法,以POSS-Br为引发剂,引发单体SBMA和甲基丙烯酸二甲氨基乙酯(DMAEMA)共聚合,合成两亲性嵌段共聚物POSS-PDMAEMA-b-PSBMA,并使其与二甲基丙烯酸乙二醇酯(EGDMA)通过紫外光反应交联成半互穿网络结构(SIPN)防雾/防覆冰涂层。通过POSS-Br引发SBMA、N-乙烯基己内酰胺(NVCap)和N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)进行ATRP共聚合反应,还合成了两亲性无规共聚物POSS-P(VCap-co-VP-co-SBMA),应用于抑制天然气水合物聚集。在防雾/防覆冰方面,由ATRP方法合成了含有POSS的嵌段共聚物POSS-PDMAEMA-b-PSBMA,探究了POSS及温敏性吸湿嵌段组成PDMAEMA和PSBMA对防雾、防覆冰性能的影响。结果表明,具有低临界溶解温度的PDMAEMA与具有高临界溶解温度的PSBMA能够促使水分子在SIPN涂层表面快速均匀分散和吸收,从而增强涂层防雾性能;而具有低表面能的POSS在成膜过程中可迁移至涂层表面,赋予表面一定的疏水性能。所制备的两亲性SIPN涂层显示了防覆冰性能,其结冰延迟时间超过2分钟。由于涂层表面的疏水POSS基团和表面亲水链段与水的氢键作用而形成的水性润滑层,使得涂层具有良好的防雾/防覆冰性能。在抑制天然气水合物聚集方面,对所合成的两亲性无规共聚物POSS-P(VCap-co-VP-co-SBMA)的研究表明中,SBMA的存在可使得该共聚物起到动力学抑制剂(KHIs)的作用,同时显示出热力学抑制剂性能,而NVCap和NVP能够增强共聚物的KHIs性能,引入的疏水基团POSS,在调控共聚物本身亲疏水平衡的同时,能够使两亲性共聚物具有抑制天然气水合物聚集的潜能。该两亲性共聚物作为动力学抑制剂,在-15 ~oC(空气湿度约为25%)条件下形成水合物的诱导时间几乎不受其分子量影响,可与乙二醇等热力学抑制剂复配使用效果更好。