以下是一些可以让无机聚硅氮烷涂层具有亲水性的常见方法:
化学改性引入亲水基团
与含羟基化合物反应:利用无机聚硅氮烷涂层中的活性基团(如 Si—N、Si—H 等),使其与含有羟基的化合物进行化学反应。例如,和小分子多元醇(像乙二醇、丙三醇等)发生反应,将羟基引入到聚硅氮烷的分子结构中。羟基能够与水分子形成氢键,从而增强涂层与水的亲和力,使涂层表现出亲水性。
与含羧基物质作用:选择含有羧基的有机物(如丙烯酸、丁二酸等)与无机聚硅氮烷涂层的活性基团进行化学键合。羧基同样可以降低涂层表面能,并且在接触水时能通过氢键等作用吸引水分子,促使涂层从疏水向亲水转变。
接枝亲水性聚合物:通过化学反应将亲水性的聚合物链段接枝到无机聚硅氮烷涂层上。比如,将聚乙二醇(PEG)链段利用硅氢加成等反应方式连接到聚硅氮烷分子上,PEG 具有良好的亲水性,大量的 PEG 链段分布在涂层表面,会显著提高涂层对水的亲和能力,让涂层变得亲水。
水解反应改变结构
控制水解条件:对无机聚硅氮烷进行可控水解,比如调节环境的湿度、温度以及添加合适的催化剂等条件,促使聚硅氮烷中的 Si—N 键逐步向 Si—O 键转化。水解后形成的硅氧结构富含羟基,这些羟基能与水分子产生氢键作用,使得涂层呈现出亲水性,像全氢聚硅氮烷经过特定的水解过程可形成纳米亲水超硬耐沾污涂料材料,水接触角大幅减小。
表面处理构建微观结构
等离子体处理:采用等离子体技术对无机聚硅氮烷涂层表面进行处理,例如使用氧等离子体。等离子体中的高能粒子可以轰击涂层表面,一方面能在表面引入一些极性官能团(如羟基、羰基等),增加表面的亲水性;另一方面可以刻蚀表面形成微观的粗糙结构,依据 “超亲水效应”,让水在涂层表面更容易铺展,实现亲水性的提升。
溶胶 - 凝胶法构建:利用溶胶 - 凝胶法,在无机聚硅氮烷涂层表面形成一层具有特定微观结构的凝胶层。例如,以正硅酸乙酯等为前驱体,通过水解、缩聚等过程在涂层表面构建富含羟基且有纳米尺度凹凸结构的凝胶层,其既能提供与水形成氢键的位点,又能借助微观结构增强水的吸附和铺展,使涂层具备亲水性。
室温固化聚硅氮烷,请查看
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