高分子基质和光学-氧压敏感涂料性能的关系

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环境敏感高分子材料类型及应用(2)

环境敏感高分子材料类型及应用(2)

环境敏感高分子材料类型及应用摘要环境敏感高分子材料是智能材料中的一类高分子材料,本文对智能凝胶的类型及应用进行了详细阐述,简要介绍了温度响应高分子、刺激响应高分子水溶液、载体表面的刺激响应高分子以及刺激响应高聚物膜。

关键词:环境敏感高分子;温敏凝胶;PH敏感性凝胶;药物控释;温度响应高分子1.概述环境敏感高分子材料是智能材料中的一类高分子材料,也称机敏性高分子材料、刺激相应型高分子材料、智能高分子材料。

能响应外界环境的微小变化,使其分子结构和物理性能发生变化,变化的方式有相变、形状变化、光学性能变化、力学性能变化、电场变化、体积变化、表面能变化、反应和渗透率变化、识别性能变化等。

环境敏感高分子材料与普通的高分子有所不同,当受外界刺激时,环境敏感高分子材料中高分子链内的链段有较大的构象变化,外界刺激消失后,其又可自动恢复到原来的内能较低的稳定状态。

[1]环境敏感高分子可以按照不同的分类方式进行分类。

按物理存在状态和应用形式可分为:聚合物溶液、水凝胶(又可分为交联水凝胶和可逆水凝胶)、聚合物胶束、智能改性表面和共轭物。

按刺激响应机制可分为:温度敏感聚合物、pH敏感聚合物、离子强度敏感聚合物光敏感聚合物、电敏感聚合物、磁敏感聚合物、化学或生物分子敏感聚合物、复合敏感聚合物。

2.凝胶智能凝胶是环境敏感高分子材料中最重要的一类,它的许多性质都与凝胶有关。

凝胶是指三维网络结构的高分子化合物与溶剂组成的体系,由于它是一种三维网络立体结构,因此它不被溶剂溶解,同时分散在溶剂中并能保持一定的形状。

它既是高分子的浓溶液又是高弹性的固体,小分子物质能在其中渗透或扩散。

其性质取决于三个因素:高分子网络的性质、溶剂的性质、溶剂与高分子间的相互作用。

当凝胶中含有亲溶剂性基团,可被溶剂溶胀。

其溶胀过程为:溶剂分子扩散进高分子网络;溶剂化作用使得高分子链段松弛;高分子链段向三维空间伸展。

研究表明,凝胶的溶胀取决于两种趋势的平衡:一方面,溶剂分子进入高分子的网络中使其体积膨胀,大分子链呈伸展状态,构象熵降低;另一方面,高分子分子链伸展,高分子网络受内部应力作用产生弹性回缩,促使凝胶体积减小,当两种相互作用抵消时,凝胶处于溶胀平衡状态。

涂料耐候性能分析

涂料耐候性能分析

涂料耐候性能分析随着世界经济的发展和人们对生活质量的要求不断提高,建筑和汽车等大型工业制品的表面装饰越来越重要。

其中对涂料的性能要求也在不断提高,涂料耐候性能成为涂料应用中最为重要的一项性能指标。

本文将从涂料的耐候性能的定义、影响因素以及测试方法等方面进行讨论和分析。

一、涂料耐候性能的定义涂料的耐候性能指涂层在外界环境的影响下,在一定时间内保持所需的使用性能。

一般是用涂层表面的外观变化和其他性能变化来评价其耐候性能。

涂料的耐候性能,特别是长期耐候性能不仅与涂料本身的性能有关,还与外部因素如光、水、氧气、臭氧、温度、湿度等环境因素有关。

二、涂料耐候性能的影响因素1.基料的选择基料是涂料中最主要的成分之一,对涂料耐候性能有着很大的影响。

一般情况下,高分子聚合物和颜料是涂料的主要成分,而树脂则是决定涂料耐候性能的关键因素之一,所以基料的选择决定了涂料的耐候性能。

2.稳定性涂料内部存在的氧化物、改性剂和颜料等成分,都会影响涂料的稳定性。

如果涂料不稳定,那么涂料耐候性能自然就会变差。

3.光稳定剂的含量光稳定剂是影响涂料耐候性能的重要因素之一,其含量多寡、类型不同,会对涂料的耐候性能产生影响。

4.涂层的厚度和均匀性涂层的厚度和均匀性是涂料耐候性能的重要指标之一。

如果涂层厚度不足或者涂层不均匀,那么其耐候性就会大大降低。

5.气候气候是影响涂料耐候性能的重要因素之一,温度、湿度、日照时间、光强度等因素都会影响涂料的耐候性能。

三、涂料耐候性能的测试方法涂料耐候性能的测试方法主要包括加速老化试验、自然曝露试验和控制条件曝露试验等。

1.加速老化试验加速老化试验是通过特殊的人工气候室,采用不同的老化条件,来模拟涂料在实际使用条件下的耐候性能。

如常用的QUV试验和Xenon试验等。

2.自然曝露试验自然曝露试验是将涂层试片固定在实际外界环境中进行测试,模拟涂料在自然环境中的老化情况。

3.控制条件曝露试验控制条件曝露试验是在比较确定的环境条件下,通过特别设备对其进行测试。

光学压力敏感涂料测量技术综述

光学压力敏感涂料测量技术综述
到其低 能稳定 的基 态 ,这 一过 程被 称为激 发 态 的失
/ \
活。激发 态失 活可 以通过 分子 内的 不发光 的无 辐射 跃迁 ( 向环境 散失 热量 )和发光 ( 靠 释放 辐射 )的
辐射 失活来 实现 ,由于存 在能量 损失 ,辐 射 出的光 波波 长必 大于 辐照 的光 波波 长 ,即波 长 的“ 红移 ” 现 象 。 另 外 当 激 发 态 分 子 与 其 他 分 子 (猝 灭 剂 Q ec e )相 遇时 ,激 发态分 子 可能将 其 激发 能转 unhr
泛应用于风洞测量 。文巾介绍了 P P技 术基本原理 、测试 系统 的组 成 、特性参数 的标定 和使 用该技术测量 的方 S 法及特点 ,并 阐述 了该技术 的未来发展方 向。
关键词 :压力敏感涂料 ;压力 测量 ;发光强度 ;发 光寿命
中图 分 类 号 :E 3 . 8 58 文 献 标 志 码 :A
第2 5卷 第 3期 21 00年 5月
海 军 航 空 工 程 学 院 学 报
J u n l f v l r n u i a n to a t a i e t o r a Na a o a tc l dAsr n u i l o Ae a c Un v  ̄i y
V_125 N O. 0. 3 M a 2 0 y, 01


分子周 围时 , 可能 与分 子外层 的 电子发 生相 互作 用 ,
其 光能 被分 子吸 收 ,从 原来 的基态 到达 了高 能 的激 发态 ( x i d Sa E ct tt 4] e e)[5 - 。激 发态 是分 子不 稳定 的
状 态 ,很 容易 失去 其激 发时所 获得 的能 量 ,重新 回
光学 压力 测量 技术也 称作 压力 敏感 涂料 测量 技

压敏涂料

压敏涂料

2020/2/4
School of Mechanical Engineering and Automation
13
3
机械工程及自动化学院
光致发光 b
S2
c
a
S1
f
d
T1
e
g
S0
PSP分子光致发光过程雅尔隆斯基图
1)不向外辐射能量的衰减(b)即所吸收的能量以无规则热运动形式传向周围 介质 2)位于较高能级的分子通过化合价电子配对和分子振动弛豫降低能级(c) 3)向外辐射能量的衰减即通过发出荧光(d)或磷光(g)降低电子能级 对于第3种类型,当有外部分子渗透或扩散进入涂料时,通过碰撞传递能量 ,降低PSP分子发光强度,出现所谓的“猝熄”(e)现象
北京航空航天大学对国产单组分涂料进行了校准实验 , 获得了涂料校准曲线。
2020/2/4
School of Mechanical Engineering and Automation
12
机械工程及自动化学院
PSP研究的未来发展趋势
快速响应 PSP 多组分发光 PSP 水性 PSP 高效能标记型 PSP
压敏涂料(Pressure Sensitive Paint )
2017 年 4 月 24 日
机械工程及自动化学院
风洞实验PSP技术基本原理
➢PSP 测量技术的作用机理是基于光致发 光的高分子氧猝灭效应。
➢将一种含光致发光探针的压力敏感涂料 喷涂到模型表面, 在特定波长激发光的照 射下 ,可发出荧光或磷光。
实验单位
实验模型
实验内容
实验条件
实验误差
美国赖特实验 室(WL)
美海军研究生 院
机械叶轮 转子叶片

高性能防水涂料材料的研究进展和应用示范

高性能防水涂料材料的研究进展和应用示范

高性能防水涂料材料的研究进展和应用示范高性能防水涂料材料是一种具有优异性能的防水涂料,可以在建筑、船舶、桥梁等领域起到良好的防水效果。

随着科技的不断进步和人们对环境保护的要求越来越高,研究人员在高性能防水涂料材料的研究方面取得了很多进展。

一、研究进展:1. 纳米防水涂料材料:纳米防水涂料材料是指在常规涂料中添加纳米材料,通过纳米材料的特殊性质提升涂料的防水性能。

例如,添加纳米氧化锆粉末可以增加涂料的抗渗透性和耐候性,提高其防水效果。

2. 高分子防水涂料材料:高分子防水涂料材料是指利用高分子材料作为涂料的主要成分,通过高分子材料的特殊性质实现涂料的高性能防水效果。

例如,聚合物弹性体涂料可以形成柔性、可拉伸的防水层,防止水分渗透。

3. 自修复防水涂料材料:自修复防水涂料材料是指在涂料中添加一定量的自修复材料,当涂料遭受磨损或刮擦时,可以自动修复涂层,恢复防水性能。

例如,添加微胶囊自修复材料可以在涂料表面形成微小胶囊,当涂层被破坏后,胶囊内的自修复物质会自动释放出来填充破损部分。

4. 陶瓷防水涂料材料:陶瓷防水涂料材料是指在涂料中添加陶瓷颗粒,通过陶瓷颗粒的特殊结构和性质实现涂料的高性能防水效果。

例如,添加氧化铝纳米颗粒可以形成具有优异耐磨性和耐候性的陶瓷膜,提高涂料的防水性能。

二、应用示范:高性能防水涂料材料的应用范围广泛,以下是几个常见的应用示范:1. 建筑防水:在建筑施工中,使用高性能防水涂料材料可以对屋面、墙面、地面等进行防水处理,防止水分渗透引发建筑物结构损坏和渗漏问题。

2. 地下设施防水:地下车库、地下室等地下设施容易受到地下水的渗透,使用高性能防水涂料材料可以有效防止地下水渗透,保护地下设施的完整性和安全性。

3. 船舶防水:船舶常受到海水的侵蚀,使用高性能防水涂料材料可以提高船舶表面的耐腐蚀性和耐磨性,减少船体水分渗入,延长船舶的使用寿命。

4. 桥梁防水:桥梁常受到风吹雨打,使用高性能防水涂料材料可以加强桥梁表面的耐水性和耐候性,减少雨水对桥梁结构的侵蚀和损害。

光敏高分子材料-1

光敏高分子材料-1
吸收光能后,发生化学反应,导致光聚合、光交联、光降
解等反应,高分子材料的溶解性能发生变化—光致抗蚀剂 和光敏涂料。
发生互变异构反应,引起材料吸收波长的变化—光致变色
材料
引起材料尺寸变化—光力学变化材料
3
光致抗蚀(光刻胶),是指高分子材料经过光照后,分子结
构从线型可溶性转变为网状不可溶性,从而产生了对溶剂的 抗蚀能力。
CH HOOC Br CH HOOC CH COOH - Br HOOC CH CH COOH hv
Br2+H2O
CH
CH COOH
+ Br
HOOC
COOH CH
17
2) 增感剂 在光化学反应中,直接反应的例子并不多见,较多 的和较重要的是分子间能量转移的间接反应。
D hv D* D + A*
D* + A
其 他 的 感 光 性 化 合 物 + 高 分 子
重 氮 和 叠 氮 基 化 合 物 + 高 分 子
重 铬 酸 盐 + 高 分 子
感光性高分子分类
26
4.2 重要的感光性高分子
4.2.1高分子化合物+增感剂
无机增感剂是重铬酸盐类; 有机增感剂则主要有芳香族重氮化合物,芳香族叠氮化合物 和有机卤化物等
A被D增感了或光敏了,故D称为增感剂或光敏剂。 而反过来,D*的能量被A所获取,这种作用称为猝灭, 故A称为猝灭剂。 在上一节的例子中,二苯酮?萘?。
18
由于增感需要时间,因此增感剂引起的化学反应一 般都在三线态进行。单线态寿命很短,通常不能有效地 激发被增感物质。 作为增感剂,必须具备以下的基本条件: (1) 增感剂三线态的能量必须比被增感物质的三 线态能量大,以保证能量转移的顺利进行。一般至少应 高17 kJ/mol; (2)增感剂三线态必须有足够长的寿命,以完成能 量的传递; (3)增感剂吸收的光谱应与被感物质的吸收光谱一 致,即被增感物质吸收的光波长应在增感剂的吸收光谱 范围内。 感光性高分子所涉及的光化学反应绝大多数是通过 增感剂的能量传递而实现的。

高分子材料在涂料领域中的应用研究

高分子材料在涂料领域中的应用研究

高分子材料在涂料领域中的应用研究高分子材料在涂料领域中的应用研究摘要:高分子材料在涂料领域中具有广泛的应用前景,本文对高分子材料在涂料中的应用进行了详细的研究探讨。

首先介绍了高分子材料的特性和分类,然后分析了高分子材料在涂料中的应用情况,并探讨了高分子材料在涂料中的优势和局限性。

最后,对高分子材料在涂料领域的未来发展进行了展望。

关键词:高分子材料;涂料;应用;优势;局限性一、引言涂料作为一种广泛使用的材料,具有很多种不同类型和用途。

高分子材料是一类由重复单元组成的巨大分子,具有较高的分子量和一定的空间结构。

由于高分子材料具有独特的特性,如良好的粘附性、机械性能和化学稳定性等,因此在涂料领域中得到了广泛的应用。

本文将对高分子材料在涂料中的应用进行研究,并探讨其优势和局限性。

二、高分子材料的特性和分类高分子材料是由许多重复单元组成的巨大分子,其中包含了碳、氢、氧、氮等元素。

高分子材料具有许多独特的特性,如良好的可变形性、机械性能和化学稳定性等。

此外,高分子材料还具有一定的热稳定性和电学性能,可以被溶解在有机溶剂中,并具有良好的流变性能。

根据高分子材料的结构和性质,可以将其分类为线性高分子、交联高分子、分枝高分子和共聚物等。

其中,线性高分子具有简单的分子结构,分子链之间没有交联或分枝,并具有较低的粘度和流动性;交联高分子具有多个交联点,可以形成三维网络结构,具有较好的机械性能和化学稳定性;分枝高分子在分子链上具有分枝结构,可以增加材料的分子量和性能;共聚物是由两种或两种以上的单体组成的高分子,具有特殊的结构和性质。

三、高分子材料在涂料中的应用情况高分子材料在涂料领域中应用广泛,其主要用于增加涂料的粘度、改善涂膜的抗老化性能、增强涂膜的机械性能和化学稳定性、调节涂膜的表面性能以及提高涂膜的光泽和耐磨性等。

具体应用如下:(一)增加涂料的粘度:高分子材料可以增加涂料的粘度,并提高涂料的触变性能,使得涂膜在施工过程中更容易涂抹和附着在基材上。

高分子涂料材料的制备与性能研究

高分子涂料材料的制备与性能研究

高分子涂料材料的制备与性能研究随着社会的发展与科技的进步,高分子涂料材料作为一种新兴材料,得到了广泛的应用与研究。

高分子涂料材料具有许多优良的性能,例如优异的耐热性、良好的耐腐蚀性和卓越的电绝缘性等,因此在诸多领域中得到了广泛的应用。

一、高分子涂料材料的制备高分子涂料材料的制备是一项复杂的工艺过程,需要经过多个步骤。

首先是高分子材料的选择。

目前常用的高分子涂料材料包括聚氨酯、丙烯酸酯、环氧树脂等。

在选择时需要考虑到涂料的使用环境和所需的性能。

其次是合成高分子材料。

高分子材料的合成方法多种多样,可以通过聚合反应、缩合反应等方法合成。

合成过程需要控制反应条件、选择适当的反应物浓度以及采用适合的催化剂等。

最后是涂料的稀释与调整。

高分子涂料制备完毕后,需要进行稀释与调整,使其具有适宜的粘度、干燥速度等性能指标,以便于涂料的施工与应用。

二、高分子涂料材料的性能研究高分子涂料材料的性能研究是评价其适用性与应用前景的重要环节。

在高分子涂料材料的性能研究中,涂料的耐热性是一个重要的指标。

通过考察涂料在高温环境下的性能表现,可以评估其耐高温性能。

此外,耐腐蚀性也是高分子涂料材料性能研究中的重要指标之一。

涂料在腐蚀介质中的性能表现可以直接影响到涂层的使用寿命。

此外,电绝缘性也是高分子涂料材料研究中的重要指标之一。

电绝缘性能好的涂料可以应用于电子器件等领域,提供有效的电气绝缘保护。

三、高分子涂料材料的应用前景高分子涂料材料具有广阔的应用前景。

首先,在建筑领域中,高分子涂料材料可以用于墙体、地坪等表面的涂装,提供较好的保护效果和装饰效果。

其次,在汽车工业中,高分子涂料材料可以用于汽车的涂装,提高汽车表面的硬度和耐磨性。

此外,在电子领域中,高分子涂料材料可以用于半导体器件等的电气绝缘保护,提供更高的安全性。

另外,高分子涂料材料还可以用于户外设备、船舶等领域,提供耐候性和耐腐蚀性等特性。

综上所述,高分子涂料材料的制备与性能研究对于其应用与发展具有重要的意义。

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关键词 : 压力 敏感涂料 : 荧光探 针 : 高分子基质 ; 扩散控 制机理 : 响 应 时 间 中图 分 类 号 : G 6 3 3 . 8 , T Q 6 3 文 献标 识 码 : A d o i : 1 0 . 3 9 6 9 / j . i s s n . 1 6 7 4 — 2 8 6 9 . 2 0 1 5 . 0 3 . 0 0 9
例 ,对高 分子 结 构 与荧 光 的氧猝 灭 行为 的本质 进
行探 讨 , 发现 高分 子基 质在 P S P结构 一 性 能 研究 中 是很 重要 和值得 关 注的方 面.
1 实 验 部 分
聚二 甲基硅氧 烷和聚 甲基氟丙基 硅氧烷 分别与芘 丁酸 ( P Y B) 和 N, N, N’ , N’ 一 四甲苯基 联苯胺 ( T B D) 两 种
荧光 探针共 混 . 观察 其荧 光发射 的氧猝 灭作 用. 结果 表明 , P Y B 在 上 述 聚 合 物 中 的 氧 猝 灭 灵 敏 度 和 响 应 时
高分子基质和光学一 氧压敏感涂料性能的关 系
王志栋 1 , 2 , 金毕青 , 李亚庆1 , 2 , 杨 鹏2 , 史 赕2 7 刘治田 , 陈柳生
1 . 武 汉 工程 大 学 材料 科 学 与 工 程 学 院 , 湖北 武汉 4 3 0 0 7 4;
2 . 中国科 学 院化 学研 究 所 . 北京 1 0 0 1 9 0
摘 要 : 基 于 氧 对 荧 光 的淬 灭 作 用 . 由荧 光 探 针 和 高 分 子 基 质 组 成 的 氧压 敏 感 涂 料 ( P S P) , 是 用 于 风 洞 测 量
空 气 动 力 学 模 型 表 面 空 气 压 力分 布 的新 型 压 力 传 感 器 .研 究 荧 光 探 针 和 高 分 子 基 质 对 P S P压 力 灵 敏 度 的 影响 , 可 以为提高 压力传 感器 的测量 精度提 供 向导. 实 验 将 聚 甲基 苯 基 硅 氧 烷 、 三氟 氯乙烯一 醋酸 乙烯酯 、
的电子状态 。 导致荧 光发射 光谱 以及氧猝 灭效率 的 变化[ 1 6 1 8 ] . 在 P S P功 能 材 料 的设 计 中 , 较 多研 究 集
中在 探针 材料 ; 对 高 分子 材料 的选择 , 则 主 要在 其
透氧 性能 方面 [ 1 6 - 2 3 ] , 如 A m a o 从 增加 S i 原 子上取 代 基 运 动 的 自由体 积 以 提 高 透 氧 性 能 而 合 成 了 聚 l 一 三 甲基硅 一 1 一 丙炔 等 . 这类 高分 子 的氧透 过 系数 很高 [ 1 . 6 1 7 ] . 而 对高 分 子与探 针 分 子 间相互 作 用 如何
与氧浓度一 压力场 场强相关 , 从而使 这种 光学一 氧压 敏 感 功能材 料 具有类 似 压 力传 感器 的特点 [ 1 1 - 1 3 ] . 由 高分 辨 率 数 字 式 C C D摄 取 模 型表 面发 光 强度 的
影响 P S P对 发 射 光 氧猝 灭 性 的研 究 尚 少 见 报 导 .
0 引 言
2 0世 纪 8 0年代 新发 展 的光学一 氧压 敏感 功能 涂料 ( P r e s s u r e S e n s i t i v e P a i n t . P S P ) 是 一 种 基 于发 光猝灭 的新 型光学传感 器 , 提 供 了以非接触方 式测 量 表 面 全域 压 力 分布 的方 法 E l - l O ] . 将 含光 致 发 光探 针 的光学一 氧 压 敏感 功能 材料 在模 型 表面 成膜 , 在 特 定 波长激 发 光 的照射 下 . 可 发 出荧光 或 磷光 . 其
第3 7卷 第 3 期
2 01 5年 3月

汉 工





Vo 1 . 37 No . 3
Ma r .2 01 5
J . Wu h a n I n s t .
T e c h .
文 章编 号 : 1 6 7 4—2 8 6 9 ( 2 0 1 5 ) 0 3 —0 0 4 2 — 0 7
间随 聚合物 的透氧性 而变化 。 属 于扩散控制 机理 ; 在氮一 氧 转 换 时 荧 光 猝 灭 时 间 响 应 也 与 聚 合 物 的 氧 透 过
率一致 ; 而T B D 与 4种 聚 合 物 的 相 互 作 用 导 致 荧 光 发 射 光 谱 不 同 程 度 的位 移 . 即T B D / 聚 合 物 体 系 的 氧 猝 灭灵敏度 与探针一 聚合 物 的 相 互 作 用 相 关 , 而聚合 物的氧透过碍 《 影 响 不 明显 .
本文 用几 种分 子 结构 不 同 的高分 子 和发 光 探针 为
图像 , 通过 计算 机 图像 处理 . 可 获 得被 测表 面 全域 的压 力分 布 , 即光学压力 测量 技术 ( O p t i c a l P r e s s u r e
Me a s u r e m e n t , O P M) , 它被视为 2 1 世纪最具发 展 潜力 和应用 前 景 的实验 流体 力学 技术 之一 [ 1 1 - 1 4 ] . 光 学一 氧 压敏 感功 能材 料组 成 中的高 分 子 . 不 仅 仅起成 膜 和基质 材料 的作用 . 由于 高分 子必 须经 历 对 氧的 吸附 、 溶解 和 扩散 过程 , 氧分 子才 能 与分
发 光强度 或激发 态寿命 可被 氧猝 灭 . 即其 发 光 强 度
涉及 高分 子 一 探 针分 子 的相互 作 用 、 相容 性 或迁 移
性等 , 也 直接 影 响材料 的氧猝 灭性质 , 即P S P测 量
结果 . 最 近 的研 究 还 注意 到 , 高 分 子与 探 针分 子 的
相互作 用 , 有些 情况 下会改 变探针 分子 ( 或 聚集体 )
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