親水性聚合物涂料的極性基團具有水合能力，因此親水性聚合物涂層可以通過沖洗或其他簡單操作進行表面清潔，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)，只要表面極性基團在與水接觸時能被強烈水合，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顯示出強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)汪大洋教授團隊在《德國應(yīng)化》上介紹了一種通過用簡單的陰離子（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。證明了當其表面X陰離子的Bη為正時，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，當水溫升至表面Cl-離子的負Bη符號轉(zhuǎn)換為正時，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)，進行表面抗衡陰離子交換，以產(chǎn)生PDADMA-X表面，并通過流動電流技術(shù)對其進行監(jiān)測。在PDADMA-Cl表面的流動電流達到平衡后，將流動的電解質(zhì)溶液從NaCl切換為Na2SO4會引起流動電流的明顯跳動，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離子表面上實驗測得的水的前進接觸角顯示出與表面X陰離子特性的隨機聯(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。作者計算水在油中的前進接觸角實驗值與計算值的偏差，以辨別表面重建對PDADMA-X表面水潤濕的影響。作者將PDADMA-X表面分成兩類，以5°為基準。一類大于5°，顯示出對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，具有很強的自潔性。
PDADMA-SO4表面表現(xiàn)出相當強的抵抗油污/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，而無需事先用水潤濕，這將對實際使用產(chǎn)生技術(shù)上的好處。在此，在PDADMA-Cl表面上進行區(qū)域選擇性表面抗衡離子交換，以使表面帶有SO42-離子。當圖案化的表面完全被空氣中的油污染，然后浸入水中時，與PDADMA-Cl相比，油污膜在PDADMA-SO4域上會經(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，Cl-離子的Bη會從負變正。受此啟發(fā)，油污的PDADMA-Cl表面被浸入溫水中。當水溫升高到35°C以上時，浸入水中的油完全脫離了PDADMA-Cl表面，并且隨著水溫的進一步升高，去油時間從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。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符號的關(guān)聯(lián)。
在各種基材上進行表面離子交換和聚電解質(zhì)自組裝的操作簡便性，以及大量帶有正Bη的簡單陰離子（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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