亚表面引发原子转移自由基聚合制备牢固的嵌入式聚合物刷

摘要

本文展示了一种新的材料表面改性方法:原子转移自由基聚合(sSI-ATRP)的亚表面修饰,即通过ATRP反应在聚合物材料界面嵌入聚合物刷,构筑稳定的、厚的聚合物亚表面层.首先,将ATRP引发剂分子通过共价键引入到丙烯酸树脂、聚氨酯、聚酯、环氧树脂等聚合物材料中,然后该基底材料在含有催化剂的单体溶液中引发表面原子转移自由基聚合.表面接枝的亲水聚合物刷使材料的表面变得亲水并发生溶胀,使得单体溶液可以进一步接触到材料内部的引发剂而引发新的ATRP反应,该过程不断重复,最后在基材表面上形成几十微米厚的聚合物刷改性的亚表面层.与传统的表面接枝的聚合物刷相比,这种嵌入式的聚合物刷赋予材料表面改性层更好的机械性能,可承受高载摩擦和更好的抗海生物附着特性,且在改性亚表面层破坏后,不需要引发剂修饰组装而再次重复引发聚合改性.