親水性聚合物涂料的極性基團(tuán)具有水合能力，因此親水性聚合物涂層可以通過沖洗或其他簡(jiǎn)單操作進(jìn)行表面清潔，其可以用于清潔工業(yè)和家庭零件的清潔劑。水合幾乎不取決于環(huán)境性質(zhì)，只要表面極性基團(tuán)在與水接觸時(shí)能被強(qiáng)烈水合，這種表面水合持久性就可以轉(zhuǎn)化為出色的自清潔表面功能。迄今為止，只有氧化的纖維素納米原纖維和兩性離子聚合物可以同時(shí)顯示出強(qiáng)而持久的表面水合作用，而與其相關(guān)的合成問題是這些親水性聚合物涂料的技術(shù)瓶頸。因此，迫切需要開發(fā)一種容易制備的親水性聚合物涂料。
近日，吉林大學(xué)汪大洋教授團(tuán)隊(duì)在《德國(guó)應(yīng)化》上介紹了一種通過用簡(jiǎn)單的陰離子（例如SO42-離子）代替1,1-二甲基吡咯烷鎓（DMP）單元的抗衡離子（Cl-離子），將粘附油的聚二烯丙基二甲基氯化銨（PDADMAC）涂層轉(zhuǎn)化為自清潔表面的方法。作者發(fā)現(xiàn)油在PDADMA-X表面上在水作用下的宏觀去濕性能是由X陰離子的微觀特性（粘度B系數(shù)（Bη））決定的。證明了當(dāng)其表面X陰離子的Bη為正時(shí)，PDADMA-X涂層表現(xiàn)出出色的自清潔表面功能。由于Bη的溫度依賴性，當(dāng)水溫升至表面Cl-離子的負(fù)Bη符號(hào)轉(zhuǎn)換為正時(shí)，親油的PDADMA-Cl涂層可在水作用下自清潔。
PDADMAC和聚（苯乙烯磺酸鈉）（PSS）交替沉積在硅片上成（PDADMAC / PSS）4.5層膜（PDADMA-Cl在表面）；所得膜的表面粗糙度低于3 nm，已知它們過量的Cl-離子專門作為表面抗衡離子位于最外層PDADMA-Cl上。將所得薄膜在不同電解質(zhì)（如Na2SO4）的水溶液中培養(yǎng)，進(jìn)行表面抗衡陰離子交換，以產(chǎn)生PDADMA-X表面，并通過流動(dòng)電流技術(shù)對(duì)其進(jìn)行監(jiān)測(cè)。在PDADMA-Cl表面的流動(dòng)電流達(dá)到平衡后，將流動(dòng)的電解質(zhì)溶液從NaCl切換為Na2SO4會(huì)引起流動(dòng)電流的明顯跳動(dòng)，迅速下降至穩(wěn)定值，這表明Cl-離子被表面上的SO42-離子置換。
由于其離子性質(zhì)，所有PDADMA-X表面均具有親水性，但是在空氣和油中這些聚陽(yáng)離子表面上實(shí)驗(yàn)測(cè)得的水的前進(jìn)接觸角顯示出與表面X陰離子特性的隨機(jī)聯(lián)系，包括半徑，電荷，極化率，溶致數(shù)，Bη和典型Hofmeister系列中的位置。作者計(jì)算水在油中的前進(jìn)接觸角實(shí)驗(yàn)值與計(jì)算值的偏差，以辨別表面重建對(duì)PDADMA-X表面水潤(rùn)濕的影響。作者將PDADMA-X表面分成兩類，以5°為基準(zhǔn)。一類大于5°，顯示出對(duì)水中油的顯著親和力。另一類小于5°，將油污表面浸入水中后可以迅速而完全地將油分離出來，具有很強(qiáng)的自潔性。
PDADMA-SO4表面表現(xiàn)出相當(dāng)強(qiáng)的抵抗油污/水沖洗的能力，并且可以在衰減后在Na2SO4中重新培養(yǎng)而恢復(fù)。得益于這種堅(jiān)固性和易于回收的特性，可以很容易地使用自清潔PDADMA-SO4涂層，將常規(guī)的鋼或聚合物篩網(wǎng)轉(zhuǎn)換為有效的分離膜，從而能夠從水中過濾或脫油，而無需事先用水潤(rùn)濕，這將對(duì)實(shí)際使用產(chǎn)生技術(shù)上的好處。在此，在PDADMA-Cl表面上進(jìn)行區(qū)域選擇性表面抗衡離子交換，以使表面帶有SO42-離子。當(dāng)圖案化的表面完全被空氣中的油污染，然后浸入水中時(shí)，與PDADMA-Cl相比，油污膜在PDADMA-SO4域上會(huì)經(jīng)歷更快，更明顯的收縮，最終導(dǎo)致油在膜上的選擇性積聚。
水溫升高到35°C以上時(shí)，Cl-離子的Bη會(huì)從負(fù)變正。受此啟發(fā)，油污的PDADMA-Cl表面被浸入溫水中。當(dāng)水溫升高到35°C以上時(shí)，浸入水中的油完全脫離了PDADMA-Cl表面，并且隨著水溫的進(jìn)一步升高，去油時(shí)間從35°C的70s降至40°C的6s，然后在高于45°C的溫度下2s脫離，這與在PDADMA-SO4表面上觀察到的相當(dāng)。由于這種溫度感應(yīng)的自清潔表面功能，干燥的PDADMA-Cl涂層鋼網(wǎng)可以從35°C或更高溫度的溫水中脫脂。這些數(shù)據(jù)極大地支持了PDADMA-X表面的自清潔功能與表面X陰離子的正Bη符號(hào)的關(guān)聯(lián)。
在各種基材上進(jìn)行表面離子交換和聚電解質(zhì)自組裝的操作簡(jiǎn)便性，以及大量帶有正Bη的簡(jiǎn)單陰離子（例如SO42-離子），使得PDADMA-X表面在許多技術(shù)應(yīng)用中成為一種非常簡(jiǎn)單的自清潔涂層策略，例如批量生產(chǎn)油水分離膜，這可能引起人們極大的興趣。
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