目錄
前言
第0章 軟納米材料與文化遺產保護 1
0.1 軟物質與納米材料 1
0.2 軟物質的特性 2
0.3 軟納米材料的構筑 3
0.3.1 嵌段共聚物自組裝制備軟納米材料 3
0.3.2 核殼結構軟物質納米材料 6
0.4 軟物質在文化遺產保護中的應用 7
第一篇 納米SiO2基嵌段共聚物組裝與性能
第1章 納米SiO2及其可控聚合物 13
1.1 SiO2納米粒子特性 13
1.2 納米SiO2的制備 14
1.3 納米SiO2的表面改性16
1.4 SiO2表面接枝聚合物方法 18
1.4.1 傳統(tǒng)自由基聚合 20
1.4.2 可控/活性自由基聚合 21
1.4.3 其他聚合法 28
1.5 SiO2表面引發(fā)聚合物的表征技術 30
1.6 SiO2表面引發(fā)制備有機/無機雜化材料 31
1.6.1 疏水疏油性材料 31
1.6.2 兩親性材料 31
1.6.3 親水性材料 33
1.7 SiO2表面接枝聚合物雜化材料的應用 34
參考文獻 36
第2章 疏水疏油性SiO2基嵌段共聚物組裝與性能 38
2.1 疏水疏油性SiO2-g-PMMA-b-P12FMA雜化材料的制備 39
2.1.1 SiO2引發(fā)劑SiO2-Br的合成 39
2.1.2 SiO2-Br引發(fā)單體聚合制備SiO2-g-PMMA-b-P12FMA 40
2.2 SiO2-Br及SiO2-g-PMMA-b-P12FMA的結構表征 41
2.2.1 SiO2-Br的結構表征 41
2.2.2 SiO2-g-PMMA-b-P12FMA的結構表征 44
2.2.3 SiO2-g-PMMA-b-P12FMA分子量表征 46
2.3 SiO2-g-PMMA-b-P12FMA納米雜化粒子在溶液中的自組裝形態(tài) 47
2.4 涂膜表面化學組成與形貌 49
2.5 涂層潤濕性與動態(tài)水吸附行為 52
2.6 熱穩(wěn)定性分析 54
第3章 兩親性SiO2基嵌段共聚物組裝與性能 56
3.1 SiO2-g-P(PEGMA)-b-P(12FMA)的合成 58
3.1.1 SiO2引發(fā)劑的合成 58
3.1.2 溶膠-凝膠法獲得引發(fā)劑SiO2-Br的結構與接枝率表征 58
3.1.3 兩親性含氟聚合物SiO2-g-P(PEGMA)-b-P(12FMA)的合成 59
3.1.4 SiO2-g-P(PEGMA)-b-P(12FMA)的結構表征 61
3.2 聚合動力學與聚合物分子量表征 62
3.3 兩親性納米雜化粒子在溶液中的形態(tài)分布 64
3.4 兩親性粒子在水溶液中的LCST 值 66
3.5 兩親性嵌段含量對膜表面形貌和水吸附行為的影響 68
3.6 SiO2-g-P(PEGMA)-b-P(12FMA)的熱穩(wěn)定性 73
3.7 兩親性膜的抗蛋白吸附性能 74
3.8 兩親性雜化材料保護砂巖的應用 77
第4章 親水性SiO2基嵌段共聚物組裝與性能 78
4.1 親水性SiO2-g-P(PEGMA)-b-P(PEG)粒子的合成與結構 79
4.2 親水性粒子在水溶液中的形貌 82
4.3 SiO2-g-P(PEGMA)-b-P(PEG)的LCST值和pH 響應性 82
4.4 親水性膜表面形貌、化學組成和水吸附行為 84
4.5 親水膜的抗蛋白吸附性能 86
4.6 SiO2-g-P(PEGMA)-b-P(PEG)的熱穩(wěn)定性 87
4.7 親水性雜化膜的清洗去除性能 88
第5章 硅烷基嵌段共聚物模板生長SiO2 89
5.1 F-PMMA-b-PMP嵌段聚合物模板的制備 91
5.1.1 制備F-Br引發(fā)劑 91
5.1.2 制備F-PMMA-b-PMPS模板 92
5.2 F-PMMA-b-PMPS模板生長SiO2 92
5.2.1 F-PMMA-b-PMPS/SiO2的制備 92
5.2.2 F-PMMA-b-PMPS和F-PMMA-b-PMPS/SiO2的表征 93
5.3 F-PMMA-b-PMPS/SiO2膜表面性質 95
5.3.1 膜表面元素分布和形貌特征 95
5.3.2 膜表面的潤濕性和水吸附行為 97
5.3.3 F-PMMA-b-PMPS/SiO2熱穩(wěn)定性98
5.4 五嵌段共聚物模板PDMS-b-(PMMA-b-PMPS)2生長SiO2 99
5.4.1 PDMS-b-(PMMA-b-PMPS)2的制備 99
5.4.2 PDMM 模板生長SiO2 102
5.5 *和*聚集形態(tài) 104
5.6 *和*涂膜的表面性能 107
5.6.1 膜表面形貌和膜層結構 107
5.6.2 膜表面潤濕性及對水的動態(tài)吸附行為研究 109
5.7 *和*的熱性能與機械性能 111
第6章 含氟硅烷基嵌段共聚物模板自水解SiO2 113
6.1 自由基調聚法與ATRP結合制備含氟硅嵌段聚合物PFMA-b-PMMAb-PMPS 115
6.1.1 PFMA-b-PMMA-b-PMPS的合成 115
6.1.2 PFMA-b-PMMA-b-PMPS的結構表征 117
6.2 溶劑對PFMA-b-PMMA-b-PMPS自組裝的影響 118
6.3 PFMA-b-PMMA-b-PMPS涂膜性能 120
6.3.1 膜表面形貌和粗糙度 120
6.3.2 膜表面元素組成 121
6.3.3 膜表面潤濕性與動態(tài)吸水性能 122
6.3.4 膜的黏接力 125
6.4 聚合物模板自水解制備雜化材料H1 和H2 125
6.5 H1和H2膜表面性能 127
第7章 吡啶基嵌段共聚物模板生長SiO2 131
7.1 PS-b-P4VP/SiO2雜化納米粒子的制備 132
7.2 PS-b-P4VP的粒徑分布與組裝形貌 133
7.2.1 PS-b-P4VP的組裝粒徑 133
7.2.2 PS-b-P4VP/SiO2雜化納米粒子的形貌 135
7.3 PS-b-P4VP與PS-b-P4VP/SiO2成膜性能比較 136
7.3.1 PS-b-P4P膠束成膜性能 136
7.3.2 PS-b-P4VP/SiO2成膜元素分布 137
7.4 PS-b-P4VP/SiO2成膜表面形貌與疏水性138
7.4.1 PS-b-P4VP/SiO2成膜表面形貌 138
7.4.2 PS-b-P4VP/SiO2熱處理膜表面疏水性 140
第二篇 線形PDMS基嵌段共聚物組裝與性能
第8章 PDMS及PDMS基嵌段共聚物 147
8.1 PDMS結構特點及用途 147
8.1.1 硅基聚合物結構特點 147
8.1.2 常見PDMS結構 148
8.1.3 PDMS用途 48
8.2 PDMS引發(fā)ATRP制備嵌段聚合物 151
8.2.1 PDMS引發(fā)劑的制備 151
8.2.2 PDMS引發(fā)嵌段共聚物的制備 152
8.3 PDMS其他聚合物 153
8.3.1 PDMS側基聚合物 153
8.3.2 PDMS表面引發(fā)聚合物 154
參考文獻 155
第9章 含氟鏈段對PDMS基丙烯酸酯嵌段共聚物的影響 156
9.1 PDMS-b-(PMMA-b-PFMA)2的ATRP合成 158
9.1.1 大分子引發(fā)劑Br-PDMS-Br的制備 158
9.1.2 五嵌段共聚物PDMS-b-(PMMA-b-PFMA)2 的制備 159
9.1.3 PDMS-b-(PMMA-b-PFMA)2的結構與分子量表征 160
9.2 含氟鏈段對膜表面性能的影響 163
9.3 溶液中聚集體分布與膜表面能的關系 165
9.4 含氟量對熱穩(wěn)定性的影響 167
第10章 溶劑對PDMS基共聚物組裝特性的影響 170
10.1 五嵌段含氟共聚物PDMS-b-(PMMA-b-P12FMA)2的制備 171
10.2 PDMS-b-(PMMA-b-P12FMA)2在溶液中的自組裝行為 173
10.3 鏈段組成對涂膜表面性能的影響 176
10.4 溶劑對膜表面性能的調控作用 179
10.4.1 溶劑對表面能的影響 179
10.4.2 溶劑對共聚物自組裝聚集體分布和形貌的影響 180
10.4.3 溶劑對膜表面形貌和動態(tài)吸水的影響 183
第11章 PDMS基共聚物的合成動力學與表面潤濕性 187
11.1 PDMS-b-(PMMA-b-PR)2的制備與結構表征 188
11.1.1 PDMS-b-(PMMA-b-PR)2的制備 188
11.1.2 PDMS-b-(PMMA-b-PR)2的結構與分子量表征 188
11.2 不同單體的PDMS-b-(PMMA-b-PR)2反應速率測定 192
11.2.1 反應速率測定方法建立 192
11.2.2 GC檢測ATRP反應過程濃度的變化量 193
11.2.3 PDMS引發(fā)五嵌段末端的反應速率 193
11.3 PDMS-b-(PMMA-b-PR)2膜表面潤濕性 195
第三篇 籠形POSS基嵌段共聚物組裝與性能
第12章 POSS及POSS基聚合物自組裝 201
12.1 POSS結構特點 201
12.2 POSS基聚合物的合成 203
12.2.1 POSS的ATRP反應 205
12.2.2 POSS的RAFT反應 206
12.3 POSS基聚合物自組裝 208
12.4 POSS基聚合物特性 210
12.5 POSS基聚合物組裝涂膜 211
12.5.1 POSS交聯(lián)填充膜材料 211
12.5.2 POSS透光防腐雜化膜材料 212
12.5.3 POSS低表面能涂膜材料 212
參考文獻 215
第13章 POSS封端結構嵌段共聚物組裝與性能 217
13.1 ap-POSS-PMMAm-b-P(MA-POSS)n的合成與表征 218
13.1.1 ap-POSS-PMMAm-b-P(MA-POSS)n的合成 218
13.1.2 ap-POSS-PMMAm-b-P(MA-POSS)n的結構與分子量表征 220
13.2 ap-POSS-PMMAm-b-P(MA-POSS)n在溶液中自組裝形貌 224
13.3 膠束組裝成膜的表面形貌與粗糙度 227
13.4 膜表面潤濕性和動態(tài)吸附水過程 228
13.5 ap-POSS-PMMAm-b-P(MA-POSS)n的熱穩(wěn)定性 229
第14章 籠形MA-POSS與線形PDMS構筑三嵌段共聚物組裝體 232
14.1 PDMS-b-PMMAm-b-P(MA-POSS)n的合成與結構表征 233
14.1.1 PDMS-b-PMMAm-b-P(MA-POSS)n的合成 233
14.1.2 PDMS-b-PMMAm-b-P(MA-POSS)n的結構表征 235
14.1.3 PDMS-b-PMMAm-b-P(MA-POSS)n的分子量表征 236
14.2 熱性能與機械拉伸性能 237
14.3 溶劑對組裝膜表面形貌與化學組成的影響 239
14.4 POSS含量對膜表面潤濕性與水動態(tài)吸附行為的影響 242
第15章 多臂POSS基嵌段共聚物組裝與性能 245
15.1 星形聚合物s-POSS-PMMA-b-P(MA-POSS)的制備與結構 246
15.1.1 s-POSS-PMMA-b-P(MA-POSS)的制備 246
15.1.2 s-POSS-PMMA-b-P(MA-POSS)的結構表征 248
15.2 溶液中自組裝形態(tài)與疏水疏油表面 249
15.3 s-POSS-PMMA-b-P(MA-POSS)的熱學性能 252
15.4 溶劑對s-POSS-PMMA277.3-b-P(MA-POSS)16.5膜性能的影響 254
第16章 拓撲結構對POSS基含氟聚合物的性能調控 258
16.1 不同拓撲結構POSS基含氟聚合物的制備與表征 259
16.1.1 星形結構POSS-(PMMA-b-PDFHM)的合成 259
16.1.2 線形結構ap-POSS-PMMA-b-PDFHM的合成 260
16.1.3 不同拓撲結構含氟嵌段共聚物的結構表征 260
16.2 拓撲結構與溶液自組裝的關系 263
16.2.1 POSS-(PMMA-b-PDFHM)16的自組裝 263
16.2.2 ap-POSS-PMMA-b-PDFHM的自組裝 264
16.3 膜表面遷移對膜層結構和性能的影響 266
16.3.1 POSS 與PDFHM 的表面遷移競爭 266
16.3.2 遷移競爭對膜層結構的影響 269
16.3.3 遷移競爭對疏水性能的影響 270
16.4 不同拓撲結構嵌段聚合物的熱穩(wěn)定性能 272
第17章 POSS改性環(huán)氧聚合物溶液與性能 274
17.1 P(GMA-MAPOSS)的合成與結構表征 275
17.1.1 P(GMA-MAPOSS)的合成 275
17.1.2 P(GMA-MAPOSS)的化學結構表征 275
17.2 P(GMA-MAPOSS)共聚物膜的表面形貌和潤濕性能 277
17.3 P(GMA-MAPOSS)膜的透光性能 280
17.4 P(GMA-MAPOSS)的熱穩(wěn)定性 280
17.5 P(GMA-MAPOSS)的黏接性能 281
17.6 P(GMA-MAPOSS)膜的透氣性能與保護功效 282
第18章 墜形結構POSS基環(huán)氧共聚物及性能 284
18.1 PGMA-g-P(MA-POSS)的制備與結構表征 285
18.1.1 PGMA-g-P(MA-POSS)的制備 285
18.1.2 PGMA-g-P(MA-POSS)的結構表征 287
18.2 PGMA-g-P(MA-POSS)的組裝形貌及粒徑分布 289
18.3 膜表面形貌和潤濕性能 290
18.4 固化前后的熱穩(wěn)定性能比較 291
18.5 PGMA-g-P(MA-POSS)的黏接性能 293
18.6 膜的透氣性能與保護功效 294
第四篇 硅基聚合物乳液與硅基改性傳統(tǒng)材料
第19章 硅基核殼結構聚合物乳液 299
19.1 乳液聚合 299
19.1.1 種子乳液聚合 300
19.1.2 核殼乳液聚合 300
19.1.3 微乳液聚合 301
19.2 核殼型乳液結構設計與聚合方法 301
19.2.1 核殼型乳液結構設計 301
19.2.2 核殼乳液形貌控制 303
19.3 核殼型聚合物乳液的成膜特征 304
19.4 核殼型含氟聚合物乳液 306
19.5 硅氧烷基核殼型乳液 308
19.5.1 硅氧烷結構特點 308
19.5.2 硅氧烷基核殼型乳液的制備 309
19.6 硅基改性核殼型含氟共聚物乳液 310
19.6.1 硅氧烷改性核殼型含氟共聚物乳液特性 310
19.6.2 核殼型SiO2基含氟聚合物乳液 310
參考文獻 312
第20章 聚硅氧烷接枝核殼型含氟丙烯酸酯共聚物乳液 313
20.1 硅氧烷基核殼乳液BA/MMA/12FMA/MPTMS/D4的制備與條件選擇 314
20.1.1 BA/MMA/12FMA/MPTMS/D4的制備 314
20.1.2 乳化劑的選擇及用量 316
20.1.3 D4 陽離子開環(huán)聚合 317
20.2 共聚物乳液形貌與結構表征 318
20.3 共聚物表面和斷面性質 321
20.4 硅基共聚物乳液的熱學和力學性能 324
20.5 乳液與嵌段聚合物的性能對比分析 326
20.5.1 表面微觀形貌與表面化學組成對比 326
20.5.2 表面對水的吸附行為和結構特性對比 326
20.5.3 表面接觸角滯后現(xiàn)象對比 329
第21章 聚硅氧烷@含氟丙烯酸酯共聚物乳液 331
21.1 環(huán)四硅氧烷陽離子開環(huán)聚合制備P(D4/D4V)種子 332
21.1.1 P(D4/D4V)種子的合成 332
21.1.2 乳化劑種類、用量、配比的選擇 333
21.1.3 pH對乳液開環(huán)反應的影響 334
21.1.4 P(D4/D4V)種子的結構分析 334
21.2 P(D4/D4V)@P(BA/MMA/FA)乳液的合成及其結構 336
21.2.1 P(D4/D4V)@P(BA/MMA/FA)乳液的合成 336
21.2.2 P(D4/D4V)@P(BA/MMA/FA)的結構 337
21.3 含氟鏈段對P(D4/D4V)@P(BA/MMA/FA)乳液形貌與粒徑分布的影響 340
21.4 含氟鏈段對涂膜表面形貌與性能的影響 342
第22章 SiO2基核殼結構含氟聚合物乳液 346
22.1 納米SiO2的分散與表面改性 348
22.1.1 單層結構與多層結構接枝納米SiO2 348
22.1.2 分散條件選擇 349
22.1.3 接枝改性SiO2的結構表征與接枝率 351
22.2 SiO2/P(MMA/BA/3FMA)核殼乳液的合成與結構 353
22.2.1 SiO2/P(MMA/BA/3FMA)核殼乳液的合成 353
22.2.2 SiO2/P(MMA/BA/3FMA)核殼乳液的結構表征 354
22.3 合成條件對乳液形貌的影響 356
22.3.1 單體配比對SiO2/P(MMA/BA/3FMA)核殼乳液形貌及粒徑的影響 356
22.3.2 改性納米SiO2用量對乳液穩(wěn)定性及形貌的影響 358
22.3.3 乳化劑含量對乳液穩(wěn)定性及形貌的影響 360
22.4 乳液成膜過程的TEM跟蹤分析 364
22.5 核殼乳液膜的斷面結構及特征 366
22.6 核殼乳液膜的化學組成與核殼組分自遷移 368
22.7 核殼乳液膜的表面性能 372
22.8 核殼乳液膜的力學性能 373
22.9 核殼乳液膜的熱穩(wěn)定性 375
第23章 納米SiO2/含氟聚合物構筑疏水疏油涂層 377
23.1 單分散性納米SiO2粒的制備與表面改性 378
23.1.1 硅烷偶聯(lián)劑修飾SiO2粒子的制備 378
23.1.2 納米SiO2粒徑大小及分散性的影響因素 380
23.1.3 改性納米SiO2粒子的結構表征 381
23.2 VTMS-SiO2/含氟聚合物的制備與分散方式 382
23.2.1 VTMS-SiO2/含氟聚合物雜化材料的制備 382
23.2.2 分散劑對VTMS-SiO2/含氟聚合物聚集形態(tài)的影響 383
23.3 VTMS-SiO2/含氟聚合物涂層的性能 385
23.3.1 質量比對涂層表面性能的影響 385
23.3.2 分散劑對涂層表面性質的影響 386
23.3.3 成膜方式對涂層表面疏水疏油性能的影響 388
23.4 氟硅烷改性納米粒子FDTES/MPTMS-SiO2的制備與結構 390
23.4.1 FDTES/MPTMS-SiO2的制備 390
23.4.2 FDTES/MPTMS-SiO2的結構表征 392
23.5 FDTES/MPTMS-SiO2基含氟聚合物構筑疏水疏油涂層 394
23.5.1 疏水疏油涂層的制備 394
23.5.2 涂層表面潤濕性能 394
23.5.3 涂層耐久性分析 400
第24章 硅烷基接枝改性天然淀粉 402
24.1 硅基含氟共聚物接枝淀粉P(VTMS/12FMA)-g-starch的制備404
24.1.1 P(VTMS/12FMA)-g-starch的制備 404
24.1.2 影響因素分析 406
24.2 P(VTMS/12FMA)-g-starch 涂膜表面性能 409
24.3 P(VTMS/12FMA)-g-starch 的熱穩(wěn)定性 410
24.4 硅烷化淀粉接枝聚合物乳液VTMS-starch/P(MMA/BA/3FMA)的合成與結構確定 411
24.4.1 VTMS-starch的合成與結構確定 411
24.4.2 VTMS-starch/P(MMA/BA/3FMA)乳液的合成與結構確定 415
24.4.3 反應條件對乳液制備的影響 417
24.5 VTMS-starch/P(MMA/BA/3FMA)乳液成膜的表面性能 421
24.6 VTMS-starch/P(MMA/BA/3FMA)的熱穩(wěn)定性 422
24.7 VTMS-starch/P(MMA/BA/3FMA)的機械性能 423
第25章 POSS改性環(huán)氧丙烯酸酯共聚物乳液 424
25.1 P(GMA-POSS)-co-PMMA的合成與表征 425
25.1.1 P(GMA-POSS)-co-PMMA乳液的合成 425
25.1.2 P(GMA-POSS)-co-PMMA乳液的結構表征 425
25.2 乳液成膜表面的微觀形貌 428
25.3 P(GMA-POSS)-co-PMMA的熱穩(wěn)定性 429
25.4 P(GMA-POSS)-co-PMMA的黏接性能 430
第五篇 硅基軟納米材料評價與硅酸鹽質遺跡保護
第26章 軟納米材料保護評價方法 435
26.1 確定影響保護材料壽命的主控因素 435
26.1.1 紫外光老化過程的紅外結構表征 435
26.1.2 紫外光老化過程的熱性能表征 435
26.1.3 濕熱循環(huán)老化過程的紅外結構表征 438
26.1.4 濕熱循環(huán)老化過程的色差分析439
26.1.5 濕熱循環(huán)老化過程的接觸角分析 441
26.1.6 濕熱循環(huán)老化過程的黏接性能分析 441
26.2 保護材料老化分析參數(shù)與測試方法實例 443
26.2.1 黏接性能測試方法 443
26.2.2 表面顏色變化 444
26.2.3 表面疏水疏油性與表面自由能 444
26.2.4 耐污性測試 446
26.2.5 吸水性與水蒸氣滲透性測試 448
26.2.6 保護材料滲透性測試 449
26.2.7 機械強度測試 451
26.2.8 膜吸附水行為測試——石英晶體微天平測試 454
26.2.9 耐候性能測試 454
第27章 硅基軟納米材料耐老化性能評價 457
27.1 保護材料組成與性能 458
27.2 SiO2基保護材料的濕熱老化分析 458
27.2.1 表面色差變化 458
27.2.2 表面接觸角 459
27.2.3 黏接性能 460
27.2.4 表面形貌 461
27.3 POSS基保護材料的濕熱老化黏接性能與拉伸性能分析 463
27.3.1 黏接性能變化 463
27.3.2 拉伸性能變化 464
第28章 硅基軟納米材料保護硅酸鹽質文化遺跡 465
28.1 SiO2基軟納米材料保護砂巖、陶質基體和泥坯繪彩 465
28.1.1 保護樣塊與保護材料簡介 465
28.1.2 紫外光照老化后的顏色與水接觸角變化 467
28.1.3 濕熱循環(huán)老化的色差與水接觸角 469
28.1.4 保護前后吸水性能變化 473
28.1.5 耐鹽循環(huán) 475
28.1.6 SiO2基軟納米材料保護小結 475
28.2 POSS基軟納米材料保護砂巖 476
28.2.1 保護材料與保護對象 476
28.2.2 樣塊顏色變化與表面吸水性 477
28.2.3 砂巖空隙尺寸分布 478
28.2.4 耐鹽循環(huán)與耐凍融循環(huán) 480
28.2.5 POSS基軟納米材料保護小結 482
28.3 硅基改性淀粉黏接保護砂巖 483
28.3.1 黏接材料與保護對象 483
28.3.2 黏接后的耐水性 483
28.3.3 耐鹽循環(huán)和凍融循環(huán) 485
28.3.4 改性淀粉保護小結 486
28.4 POSS基環(huán)氧P(GMA-POSS)-co-POSS的黏接保護 487
28.4.1 黏接吸附過程跟蹤檢測 487
28.4.2 保護過程超聲波檢測硬度變化 488
28.4.3 黏接現(xiàn)場保護 488
28.4.4 P(GMA-POSS)-co-POSS現(xiàn)場黏接保護小結 490
28.5 ap-POSS-PMMA-b-P(12FMA)的表面保護 491
28.5.1 表面保護的模擬研究 491
28.5.2 保護砂巖的耐久性分析 491
28.5.3 ap-POSS-PMMA-b-P(12FMA)表面保護小結 493
后記 495