聚合物

聚合物合成科学可以很好地控制块状聚合物样品的性能。然而，在生物技术，纳米技术以及所有形式的涂料应用中，聚合物基材的表面相互作用是必不可少的研究领域。在这些情况下，聚合物和材料的表面特性以及它们之间的合力在很大程度上决定了其实用性和可靠性。例如，在生物医学应用中，对异物的身体反应以及因此的生物相容性受表面相互作用的控制。此外，表面科学是涂料配方、制造和应用的组成部分。

可以通过在表面或界面上添加小分子、低聚物甚至其他聚合物（接枝共聚物）来对聚合物材料进行功能化。

在聚合物化学的上下文中，接枝是指将聚合物链添加到表面上。在所谓的“接枝”机理中，聚合物链从溶液中吸附到表面上。在更广泛的“嫁接自”机制中，聚合物链被引发并在表面传播。由于“接枝”方法中使用的预聚合链在溶液中具有热力学上有利的构型（平衡流体力学体积），因此它们的吸附密度是自限性的。该回转半径因此聚合物是在能够达到表面并粘附聚合物链的数量的限制因素。“嫁接自”技术规避了这种现象，并允许更大的嫁接密度。

接枝“上”，“从”和“贯通”的过程是改变其所附着表面化学反应性的所有不同方法。接枝到预成型的聚合物上通常会以“蘑菇形式”将其粘附到溶液中的液滴或小珠的表面上。由于盘绕的聚合物的较大体积和由此引起的位阻，因此“ onto”的接枝密度低于“ from from”的接枝密度。珠粒的表面被聚合物润湿，溶液中的相互作用导致聚合物变得更柔软。从珠粒表面接枝或聚合的聚合物的“延伸构象”是指单体必须在溶液中并且在那里亲液。这导致与溶液具有良好相互作用的聚合物，从而使聚合物更线性地形成。因此，由于有更多的链端进入途径，因此从中进行接枝具有更高的接枝密度。

肽合成可以提供“从合成中移植”的一个实例。在该方法中，通过一系列的缩合反应，从聚合物珠粒表面生长出一个氨基酸链。这种接枝技术可以很好地控制肽的组成，因为可以清洗键合链而不会从聚合物上脱附。

聚合物涂层是应用的接枝技术的另一个领域。在水性涂料的配方中，乳胶颗粒通常要进行表面改性以控制颗粒的分散性，从而控制涂料的特性，例如粘度、成膜性和环境稳定性（紫外线暴露和温度变化）。

生物材料的表面使用光活化机制（如经常改性光接枝）官能表面而不损害本体的机械性能。

为了使聚合物保持生物惰性而对表面进行改性已在生物医学应用中广泛使用，例如心血管支架和许多骨骼假体。使聚合物表面官能化可以抑制蛋白质吸附，否则蛋白质吸附可能会在植入物上引发细胞讯问，这是医疗义肢的主要失败模式。

在水性涂料中，一旦溶剂蒸发、水性聚合物分散体就会在基材上形成薄膜。聚合物颗粒的表面官能化是涂料配方的关键组成部分，可以控制诸如分散、成膜温度和涂料流变性之类的性能。分散助剂通常涉及聚合物颗粒的空间或静电排斥，从而提供胶体稳定性。分散助剂吸附（如接枝到方案中）到乳胶颗粒上，使其具有功能性。其他添加剂（如右图所示的增稠剂）与吸附的聚合物材料的结合会导致复杂的流变行为和对涂层流动性的出色控制。