Page 16 - 《精细化工》2020年第12期
P. 16

·2378·                            精细化工   FINE CHEMICALS                                 第 37 卷

            板法  [21-22] 、溶胶-凝胶法   [23-25] 、气相沉积法  [26-28] 、层   所示，当表层的疏水性 ODA 分子被 O 2 等离子体破
            层自组装法      [29-30] 和静电纺丝法   [31-32] 等。根据谷歌学        坏后，涂层失去超疏水性。但是胶囊内部的 ODA
            术和中国知网统计，每年发表的与超疏水材料相关                             分子会逐渐向外扩散，并与聚多巴胺反应形成致密
            的学术论文约 3000 篇，大量的超疏水材料被制备出                         的疏水烷基链层，聚多巴胺的亲水壳层被重新埋到
            来。不可忽视的是，超疏水材料在使用过程中，其                             里面，这样可使涂层恢复超疏水性能。在重复 25
            表面的微纳粗糙结构极易受到外力刮擦而被破坏，                             次破坏-修复过程后，该材料依然能够保持超疏水
            同时修饰的低表面能物质也会在日照或者强酸强碱                             性能。
            的恶劣环境中被分解，从而导致材料超疏水性的丧
            失，这在较大程度上限制了其大范围的推广和实际
            应用。为了克服以上问题，一些研究者将自修复性
            与超疏水性结合起来，制备出具有优良表面稳定性
            和循环使用性的自修复超疏水材料。当其表面失去
            超疏水性后，可以自发地或者在一定条件下使超疏
            水性得到修复。因此，无论是从科学理论还是实际
            应用的角度来看，自修复超疏水材料的研究均具有
            重要意义。此外，为了满足防腐、海水淡化、可穿
            戴电子等特殊领域的需求，还发展了一系列具有防

            腐、导电、光热转换、抑菌、热致变色等功能的自
                                                               图 1   Pdop@Silica-ODA 涂层制备示意图(a)，超疏水涂层自
            修复超疏水材料。根据修复机理的不同，可将自修
                                                                   修复工作原理(b)     [35]
            复超疏水材料分为两大类：外援型和本征型                     [33-34] 。  Fig.  1  Schematic  illustration  for  fabricating  of
            本文分别对这两大类自修复超疏水材料的最新研究                                    Pdop@Silica-ODA (a),  self-healing mechanism of
                                                                      the superhydrophobic coating (b) [35]
            进展进行陈述，并对功能化自修复超疏水材料及其

            应用进行介绍。                                                              [36]
                                                                   2015 年，LIU 等     通过原位聚合法生成多巴胺
            1   外援型自修复超疏水材料                                    包裹十八胺/硫醇（PDA@ODA/ODT）的胶囊涂层，
                                                               此涂层可适用于多种基体（如弹性体、海绵、织物
                 外援型自修复超疏水材料是指材料表面的低表                          等）。在经过 O 2 等离 子体破坏其疏水性后，
            面能物质被破坏之后，可通过一些外部的条件变化                             ODA/ODT 会在拉伸、压缩和摩擦等机械力的作用
            （如温度、湿度、光照和 pH 等）或者机械刺激，                           下自发地向外迁移，从而实现疏水性的修复。由于
            使材料内部的低表面能物质向表面迁移，重新恢复                             该课题组所制备的这两种涂层主要是由包裹 ODA
            其超疏水性。在外援型自修复超疏水材料的制备过                             或 ODA/ODT 的胶囊所构成，所以其硬度、耐刮擦
            程中，通常采用 3 种方法：胶囊法、交联体系法和                           性等力学性能较差，实用性受到限制。
            自相似结构法。                                                WU 等  [37] 采用原位聚合法制备了包覆疏水六亚
            1.1   胶囊法                                          甲基二异氰酸酯（HDI）的间苯二酚改性聚脲醛树
                 胶囊法是将修复剂（低表面能物质）包裹在由                          脂微胶囊（MCs）。该胶囊具有超疏水性，水接触角
            多巴胺或者脲醛树脂构建的智能胶囊内部，当材料                             达到 155.3。图 2 为包覆 HDI 的聚脲醛树脂微胶囊
            表面受到损伤时，低表面能物质可从破损的胶囊中                             的超疏水性恢复过程。当受到 O 2 等离子体刻蚀后，
            释放出来，使伤口得到修复。这种方法制备的自修                             胶囊会失去超疏水性，但在室温条件放置一定时间
            复超疏水材料的修复效果主要取决于胶囊中修复剂                             或者经过适当湿度的刺激，内部 HDI 分子链段会向
            的含量，因此对超疏水材料同一部位的自修复能力                             胶囊外部迁移，与胶囊表面的羟基反应，使其恢复
            是有限的。此外，胶囊的分散均匀程度以及与主体                             到最初的超疏水状态。然而，该胶囊对合成条件要
            材料的相容性也会影响到材料的自修复能力。                               求较高，必须要在氮气气氛下合成，而且所用各种
                 LIU 等 [35] 采用沉积法制备了聚多巴胺（Pdop）                 原料需要进行严格的除水处理，否则 HDI 会在胶囊
            修饰的介孔二氧化硅粒子胶囊（Pdop@Silica- ODA）超                   合成的过程中与微量水分发生反应，无法实现向胶
            疏水涂层，胶囊内部包裹着十八胺（ODA）。如图 1                          囊表面的迁移。
   11   12   13   14   15   16   17   18   19   20   21