UV固化高疏水性有机硅复合材料的制备与性能调控研究

研究人员针对可调控表面界面性能的材料需求，通过阴离子活性聚合、硅氢加成及羟基保护/脱保护等反应，制备了四种不同分子量的BATP硅氧烷 oligomer，并与DBABP或DAFP共混后UV固化。研究发现BATP-3@DAFP材料吸水率最低（1.4%），BATP-3@DBABP接触角达124.62°，为疏水性材料设计提供了新策略。

　　

在材料科学领域，开发具有可调控表面性能的聚合物材料一直是研究热点。传统疏水材料往往面临制备工艺复杂、环境适应性差等问题，而有机硅材料因其独特的分子结构展现出优异的疏水性和化学稳定性，成为解决这一问题的理想候选。然而，如何通过分子设计实现快速固化、高疏水性和低吸水率的平衡，仍是亟待突破的技术瓶颈。

针对这一挑战，杭州师范大学有机硅化学及材料技术教育部重点实验室（浙江省有机硅材料技术重点实验室）的研究团队在《Reactive and Functional Polymers》发表了创新性研究成果。该工作通过精准设计α-(n-丁基二甲基)-ω-（丙烯酰氧基丁基二甲基）封端的聚二甲基硅氧烷（BATP） oligomer，结合四官能度丙烯酰氧基聚硅氧烷（DBABP）和二官能度氟化聚硅氧烷（DAFP）的协同效应，开发出UV固化快速响应的高疏水复合材料体系。

研究采用阴离子活性聚合（anionic living polymerization）、硅氢加成（hydrosilylation）、羟基保护/脱保护（hydroxyl protection/deprotection）和酯化反应（esterification）等关键技术，制备了四种不同分子量（Mn=3800 g/mol等）的BATP oligomer。通过混合光引发剂体系实现40秒内快速固化，其中BATP-3 oligomer（Mn=3800 g/mol）的凝胶产率最高达70%。

研究结果显示：1）固化性能方面，所有共混物在UV照射40秒内完成交联，证实了光固化体系的高效性；2）材料特性上，BATP-3@DAFP复合材料表现出最低吸水率（1.4%），而BATP-3@DBABP体系的水接触角达到124.62°，显著优于常规有机硅材料；3）结构-性能关系分析表明，分子量适中的BATP-3 oligomer（3800 g/mol）在交联密度与分子链柔顺性之间取得最佳平衡，这是实现优异疏水性能的关键。

该研究的突破性在于：首次系统阐明了BATP oligomer分子量、交联剂类型（DBABP/DAFP）与材料疏水性之间的构效关系。BATP-3@DBABP复合材料124.62°的超高接触角，为无氟疏水材料设计提供了新思路；而BATP-3@DAFP的低吸水特性则拓展了材料在高湿环境的应用潜力。这些发现对开发新一代可调控界面性能的智能涂层、医用植入材料及微流体器件具有重要指导意义，特别是为需要快速固化与精准表面性能调控的工业场景提供了技术解决方案。