蒸發(fā)對(duì)聚合物有序結(jié)構(gòu)構(gòu)筑及多孔介質(zhì)表面處理的影響.pdf

1、在材料科學(xué)領(lǐng)域中，研究蒸發(fā)的理論與應(yīng)用有助于指導(dǎo)實(shí)際工作及解決難題。本論文分別研究了蒸發(fā)對(duì)聚合物有序結(jié)構(gòu)構(gòu)筑及多孔介質(zhì)表面處理的影響。
　　在聚合物有序結(jié)構(gòu)構(gòu)筑方面，我們研究了Marangoni對(duì)流對(duì)呼吸圖陣列的影響。在飽和濕度的環(huán)境下將聚苯乙烯-b-聚丙烯酸的二硫化碳溶液澆注到基板上（靜態(tài)呼吸圖法），可以減小由空氣流動(dòng)干擾引起的不確定性。因此，在靜態(tài)呼吸圖中Marangoni對(duì)流對(duì)呼吸圖陣列的影響起主導(dǎo)作用。利用改變基板的表面性

2、質(zhì)或形貌，可以對(duì)蒸發(fā)液滴內(nèi)Marangoni對(duì)流進(jìn)行加強(qiáng)或限制。根據(jù)“咖啡環(huán)”效應(yīng)，我們觀察靜態(tài)呼吸圖的蒸發(fā)過(guò)程及所形成的圖案特征，測(cè)試多孔薄膜的厚度，分析Marangoni對(duì)流對(duì)呼吸圖陣列的影響。低表面能的基板可以加強(qiáng)Marangoni對(duì)流，不適用于在聚合物薄膜上制備具有高度有序的單層陣列的圖案。由Marangoni對(duì)流引起的方向性強(qiáng)表層流是形成有序呼吸圖陣列的主要原因。我們的結(jié)論有助于人們更深、更詳細(xì)地了解靜態(tài)呼吸圖法，對(duì)研究呼吸圖

3、陣列的形成機(jī)理具有重要意義，同時(shí)也提供了一種控制微孔有序排列的方法。
　　由蒸發(fā)引起的質(zhì)量傳輸除了表現(xiàn)在“咖啡環(huán)”現(xiàn)象中的Marangoni對(duì)流，還表現(xiàn)在多孔介質(zhì)的蒸發(fā)過(guò)程中溶質(zhì)分布的非均勻性效應(yīng)。由于水分的蒸發(fā)誘導(dǎo)作用，溶質(zhì)在表層富集，形成內(nèi)部含量少而表層含量多的非均勻分布。此過(guò)程是一個(gè)自發(fā)的過(guò)程，對(duì)多孔介質(zhì)的表面處理（如親/疏水處理）具有重要的意義。合理地利用溶質(zhì)分布的非均勻性效應(yīng)，只需少量的改性劑就可以在多孔介質(zhì)的表面富集高

4、濃度的改性劑。這將有利于多孔介質(zhì)表面處理中改性劑用量和生產(chǎn)成本的降低。建筑石膏是一種常用的多孔介質(zhì)，對(duì)其進(jìn)行疏水處理可以克服其防水性能差的缺點(diǎn)。因此，我們以建筑石膏疏水處理為例，研究了非均勻分布溶質(zhì)對(duì)多孔介質(zhì)表面處理的影響。采用硅烷偶聯(lián)劑A151為改性劑，聚乙烯醇(PVA)為增強(qiáng)劑，通過(guò)測(cè)試石膏試樣的表面潤(rùn)濕性能、吸水率、抗壓強(qiáng)度等防水性能，分析其元素分布和觀察微觀形貌，我們證實(shí)其防水劑成分（溶質(zhì)）的分布具有非均勻性，并分析了有機(jī)硅復(fù)合

5、防水石膏的防水機(jī)理。溶質(zhì)隨著水分的蒸發(fā)遷移，在表面富集，形成致密的防水層。只需要少量的A151與足夠的PVA，就可以使石膏試樣具有低的吸水率和高的耐水強(qiáng)度。浸水2h后，石膏試樣的吸水率僅為0.9％，其濕強(qiáng)仍然是普通石膏制品干強(qiáng)的1.4倍。因此，溶質(zhì)的非均勻分布有利于在保持石膏制品良好防水性能的同時(shí)降低防水劑的用量，對(duì)生產(chǎn)中成本的降低具有重要意義，對(duì)其它多孔介質(zhì)的表面處理也具有指導(dǎo)意義。
　　蒸發(fā)的深入研究與合理利用可以為材料科學(xué)的