室温高分子熔体在固体表面的动态浸润性质

Dynamic wetting of polymer melt on solid surface is a classic topic in physical chemistry of polymer at interface. In this project, we intend to investigate dynamic wetting of the melt of polymer mixture and the block copolymer at room temperature using optical microscope, contact angle goniometer, ellipsometer，and atomic force microscoopy. The wetting properties of the melt of polymer mixture and block copolymer will be adjusted by changing the length of the hydrophilic part. By the comparison of wetting behavior between polymer mixture and the block copolymer with similar composition, we expect to clarify the influence from the covalent linkage between hydrophilic and hydrophobic segments. We will study the dynamic wetting of polymer melt on different substrate including surface with different hydrophilicity and polymer film with different order-degree. By monitoring the movement and the profile of the precursor film, the wetting properties will be related to polymeric structure. These findings can shed new insight on the movement of three phase contact line(TPLC),and further promote the development of physical chemistry at interface.

高分子的界面铺展是高分子界面物理化学的经典科学问题。本项目拟利用光学显微镜，接触角测量仪，椭圆偏振仪及原子力显微镜等方法，研究常温下互溶的高分子熔体混合物及其嵌段高分子在不同固体界面的铺展动力学。通过改变嵌段高分子中某一链段长度，调节嵌段高分子在界面的浸润性和其从部分浸润到完全浸润的转变。通过对嵌段高分子及相同比例的高分子熔体混合物在固体表面的浸润性和动力学比较研究，阐述共价连接对于其界面浸润的影响。另外研究固体表面亲疏水性，及膜层有序度对其表面液体浸润性质的影响规律。系统研究分子量和链段特性对浸润过程前驱膜移动速率的影响，其结果将为认识动态浸润过程中三相接触线的移动机制提供帮助。这些问题的解决，对发展高分子界面物理化学有重要的学术意义。

高分子的界面铺展是高分子界面物理化学的经典科学问题。在本项目中，研究了研究了高分子聚二甲基硅氧烷(PDMS)与聚异丁烯(PIB)及嵌段聚合物熔体(PIB-b-PMDS)在亲水表面的铺展行为，研究界面浸润动力学。PDMS在亲水表面完全铺展，其铺展过程能用Tanner定律描述。而疏水的PIB在亲水表面部分润湿，其铺展较慢速率较慢。这主要有两方面的原因：首先PIB粘度比PDMS大，这导致铺展过程的阻力变大；另外PDMS具有较小的表面张力，因此具有较大的铺展动力。对于嵌段高分子PIB-b-PMDS，PDMS嵌段的引入对于嵌段高分子界面浸润性的影响较小，这与嵌段高分子熔体中不同嵌段形成了较为复杂的聚集态结构有关。.蛋白质吸附和细菌黏附所导致的生物污染是生物医学材料领域面临的一大挑战，研究和制备抗蛋白吸附和抗菌材料以减少材料表面的生物污染是该领域的重要课题。如何选择和设计适宜的材料，制备具有持久、高效抗黏附与抗菌性能的表面是抗生物污染材料研究和应用的关键问题。在本项目中，我们通过在材料表面修饰刷型聚合物层，将抗生物黏附性和杀菌性相结合，制备持久高效的抗菌材料。具体开展了以下工作：(1)以丙烯酰胺和2-(全氟己基)乙基甲基丙烯酸酯为单体，通过表面引发原子转移自由基聚合在硅表面进行接枝。调节聚合时两种单体的比例，制备了一系列两亲性聚合物刷修饰的表面。用BCA法分别测定了牛血清白蛋白和纤维蛋白在修饰表面的吸附量，证实在亲水表面引入少量含氟链，能够有效地提高表面的抗黏附性。(2)仅通过抗细菌黏附的高分子涂层修饰很难完全阻止细菌的粘附，而对于医用植入材料，即使极少量细菌的黏附也可能会导致非常严重的后果。通过先聚合再修饰的方法,将亲水性聚羟乙基丙烯酰胺高分子刷(PHEAA)和广谱抗菌剂三氯生相结合，制备了兼有抗细菌黏附性和杀菌活性的修饰表面。相比于钛表面，黏附在Ti-PHEAA表面上的变异链球菌和内氏放线菌分别降低了89%和82%，黏附在表面上的两种菌所对应的活菌和死菌的比例分别10/1和8/1。而在Ti-PHEAA表面经过三氯生修饰之后，两种菌黏附在其表面上的量都降低了97%，所对应的活菌和死菌的比例，变异链球菌和内氏放线菌分别降低至1/8和1/11。这证实Ti-PHEAA-TCS不仅保留了表面的抗细菌黏附性能，且具有很好的杀菌活性，极大地提高了表面的抗菌性能。