Page 94 - 摩擦学学报2025年第5期

728 摩擦学学报（中英文） 第 45 卷

(a) HO b (b) (c) a a
HO
c
c b o o g a b Si a O Si a O n Si DMF
N i o d o o e N e d O O
o
g o d o o e H e o o hN H e
HN o o N e DMSO MTBE f OH q OH
h g i f f i h o OH p g
j HO OH o (Residual m O O OH
OH o from O l O O O
HO washing O 6 k h O O O 6
o o process) 3 152 cm −1 HO OHHO j i OH HO OHHO OH
g NH o n
-OH 2 951 cm −1 d e
-CH 2 /-CH- n o q f j g i k
g DMF h l m
i 1 727 cm −1 −1 p DMSO-d6
e j 1 172 cm b c a
a b c d f h C=O C-O
8 7 6 5 4 3 2 1 0 4 000 3 500 3 000 2 500 2 000 1 500 1 000 500 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0
f1/ppm Wavenumber/cm −1 f1/ppm
(d) (e) (f)
PDMS-β CD β CD PDMS-β CD PDMS-β CD Si 2p
PDMS, diglycidyl ether terminated β CD O 1s β CD
1 257 cm
−1
−1
3 370 cm
Transmittance -OH -Si-CH 3 Intensity/a.u. C 1s Si 2p Intensity/a.u.
4 000 3 500 3 000 2 500 2 000 1 500 1 000 500 1 000 800 600 400 200 0 106 104 102 100 98 96
Wavenumber/cm −1 Binding energy/eV Binding energy/eV
1 1
Fig. 2 (a) H NMR diagram of P1; (b) FTIR spectrumof P1; (c) H NMR diagram of P2;
(d) FTIR spectrum of P2; (e) XPS spectrum of P2; (f) Si 2p spectrum of P2
图 2 (a) P1的核磁氢谱归属；(b) P1的红外光谱；(c) P2的核磁氢谱归属； (d) P2的红外光谱；
(e) P2的XPS谱图；(f) P2的Si 2p谱图
分析，由图2(e)和(f)中XPS表征结果可以观察到Si 2p 的分子链，抵抗水侵蚀. 而P3表面的C-OH含量占所有C
信号. 以上结果表明β-CD成功接枝到PDMS分子链上， 元素的含量增加，如图3(d)和(e)所示，结果表明，P3表
成功制备了P2聚合物，P1和P2混合均匀后，制得主客 面的C-OH含量仅占所有C元素的34.71%. 然而，当P3

体胶黏剂P3，置于水下后会凝集成白色的黏性固体. 用水固化然后冷冻干燥时，C-OH的表面比例增加到

2.2 水下组装的结构变化 C元素的38.92%，这表明分子链在水下增加了DOPA
β-CD可以在水环境中与AD及其衍生物自适应组 基团向外的暴露，从而增强了胶黏剂与基底表面的相
装形成稳定的包合物，在AD与β-CD的主客体包合物 互作用，大大促进了胶黏剂在水中的快速固化并实现
形成过程中，可以将分子内部的水分子挤出，这是因 强劲的水下黏附.

为β-CD的内腔对疏水性分子AD有很好的匹配性，并 2.3 水下黏附性能探究
且AD分子进入β-CD的内腔后，能够通过疏水相互作 以钢片为黏附基底，置于水下12 h，测试了P1和P3
用稳定地与内腔组装包合，这样形成了1个稳定的主 的黏附性能，如图3(f)所示，经过自适应组装形成稳定
客体包合物，该包合物在水中比未形成包合物的客体 的包合物P3黏附强度为669.7 kPa，远高于单一客体超
分子更为稳定. 这个过程中既实现了分子链疏水排斥， 支化聚合物P1的黏附强度337.9 kPa. 为了定量地探究
又实现了AD与β-CD的有效结合，提升内聚能. 采用 黏附强度与固化时间的关系，进行了不同固化时间(1、3、
2D NOESY光谱研究了P3内部的主客体相互作用，如 6、12、24和48 h)的水下黏附试验. 当固化时间从3 h延
图3(a)所示，从NOESY图上可以明显地观察到AD官 长到12 h时，黏附强度从约171.0 kPa增至约669.7 kPa，
能团的质子(1.25~2.02 ppm)和β-CD的内部质子(3.0~ 如图4(a)和(b)所示. 固化时间的延长使得胶黏剂的内
4.0 ppm)之间的显著关联信号，表明形成了稳定的包 部的溶剂被置换的更彻底，并使β-CD分子和AD逐渐
[28]
合物 . 通过对其表面组分的研究，揭示了其水下自 完成包合，从而导致黏附强度的增加. 后续黏附强度
凝聚的结构转变过程，如图3(b)和(c)所示，胶黏剂P3 随着固化时间的增加而保持不变，表明胶黏剂在12 h
水下固化后，表面Si 2p含量占总元素的含量增加，表 后完全固化. 值得一提的是，即使黏附样品在水下放
明P3中的PDMS分子链处于外层，因此可以保护内部 置15 d后，胶黏剂仍具有较高的黏附强度，表明其能