含氟丙烯酸酯-聚氨酯共混膜自组织梯度化

通过细乳液聚合法，以异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、聚醚二醇(PTMG)、N-甲基二乙醇胺(MDEA)、三羟甲基丙烷(TMP)及全氟烷基丙烯酸酯(FA)为原料，制备不同FA用量的氟化聚氨酯(PUFPA)乳液。采用红外光谱(FT-IR)、表面自由能分析(SFE)、原子力显微镜(AFM)、扫描电镜结合电子能谱(SEM-EDS)、X光电子能谱(XPS)研究了FA用量对PUFPA乳胶膜自组织梯度结构的影响。结果表明，当FA用量为40 %时，乳胶膜F-A(膜-空气)面与F-P(膜-基材)面表面自由能差异显著、断面出现相分层，含氟组分(FPA)在F-A面开始富集，乳胶膜呈明显梯度化结构；乳胶膜经热处理(10 ℃/2 h)后，膜F-A面接触角(H2O)达到132.5?，疏水程度增大，膜正反面的表面自由能差异进一步增大，断面分层更明显，且从膜F-A面到膜F-P面沿厚度方向氟元素浓度逐渐降低，梯度化结构更加明显。     

成膜温度对共混乳胶膜梯度结构的影响

将平均粒径相近的含氟丙烯酸酯乳液（FAE）与丙烯酸酯乳液（AE）按质量比1:1共混,再将共混乳液分别于15℃、30℃、45℃、60℃下在聚四氟乙烯板（PTFE）上成膜。通过红外光谱（FI-IR）、粒度分布（PSA）、接触角（CA）、表面自由能、原子力显微镜（AFM）、扫描电镜（SEM）结合电子能谱（SEM-EDX）、X光电子能谱（XPS）、力学性能研究了成膜温度对共混乳胶膜自组织梯度结构和表面性能的影响。结果表明,FAE乳液与AE乳液共混后,共混乳液粒径降低,分布变宽。共混乳液成膜温度高于45℃时,膜断面出现相分层,F-P（膜-聚四氟乙烯基材）面的含氟组分浓度开始高于F-A（膜-空气）面,含氟组分在F-P面富集,具备纯含氟丙烯酸酯聚合物表面性能,F-A面氟组分含量少,其主要是丙烯酸酯聚合物组分。氟元素浓度从F-P面到F-A面减少,膜梯度结构及两面异性更显著。随温度的升高,乳胶膜的拉伸强度有显著的增大。     

成膜温度对共混乳胶膜梯度结构的影响

将含氟丙烯酸酯乳液(FAE)与丙烯酸酯乳液(AE)共混,得共混乳液BE-1,将BE-1分别于15、30、45、60℃下在聚四氟乙烯板(PTFE)上成膜。通过FTIR、粒度分布(PSA)、接触角(CA)、表面自由能、AFM、SEM-EDS、XPS和力学性能测试考察了成膜温度对共混乳胶膜自组织梯度结构和表面性能的影响。结果表明,BE-1平均粒径是73.30 nm,PDI为0.133,与FAE乳液相比,BE-1粒径减小,粒径分布变宽。BE-1成膜温度高于45℃时,膜断面出现相分层,F-P(膜-聚四氟乙烯基材)面的含氟组分质量分数开始高于F-A(膜-空气)面,含氟组分在F-P面富集,具备纯含氟丙烯酸酯聚合物表面性能,F-A面氟组分含量少,F-A面主要是丙烯酸酯聚合物组分。氟元素质量分数从F-P面到F-A面逐渐减少,在成膜温度分别为45和60℃时,F-P面F元素质量分数比F-A面高3.59%和10.00%。60℃时,乳胶膜BE-1拉伸强度达到了11.66MPa,比15℃成膜的乳胶膜提高了63.99%。     

含氟丙烯酸酯共聚物细乳液的制备及表征

采用细乳液聚合法,制备了稳定的含氟丙烯酸酯(FA)、甲基丙烯酸甲酯(MMA)和丙烯酸丁酯(BA)的三元共聚细乳液.用FT-IR表征了聚合物的结构组成;考查了细乳液的稳定性、乳胶膜的吸水性及耐溶剂性;用接触角法表征了乳胶膜的表面自由能.     

聚氨酯-含氟丙烯酸酯复合乳液的制备及其表面性能

为了得到低表面自由能的聚氨酯-丙烯酸酯乳胶膜,以2,2,3,4,4,4-六氟丁醇甲基丙烯酸酯(FA)、苯乙烯(St)、丙烯酸丁酯(BA)为单体,在交联聚氨酯溶液(PU)中通过溶液聚合相转化法制得阳离子含氟聚氨酯-丙烯酸酯复合乳液(FPUA).通过FT-IR、TEM、粒径分析及接触角测试对聚合物结构、乳胶粒径及形态、乳胶膜表面性能进行了研究.研究表明,含氟丙烯酸酯的引入使聚氨酯-丙烯酸酯乳胶膜的表面自由能降低50%以上,常温固化的FPUA乳胶膜的表面自由能小于0.0172 J•m^-2;该复合乳液的粒子形态呈球形,粒径约为220 nm.     

微波辐射强化制备含氟硅丙烯酸酯共聚物乳液

采用多步种子乳液聚合法,以丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、g-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷和甲基丙烯酸六氟丁酯为原料在微波辐射下制备了核-壳型含氟硅丙烯酸酯共聚物乳液. 并研究了共聚物的结构、乳胶粒的形态和聚合过程中粒径的变化. 结果表明,所得乳胶粒子呈核-壳结构,与常规加热相比,微波的引用能加快反应速率,形成核-壳结构. 壳层富集含氟硅聚合物的核-壳形态有利于含氟硅结构单元在聚合物膜表面的分布,当氟硅单体为6%(w)时,乳胶膜对水的接触角达91.3o. 加入氟硅组分显著提高了聚合物膜的耐水性,当其含量从0增大到18%时,乳胶膜的吸水率从20.1%降低到3.54%.     

PVA作用下含氟丙烯酸酯共聚乳液的制备与表征

以聚乙烯醇(PVA)为乳化剂,采用Fe2+-H2O2引发体系,以全氟烷基乙基甲基丙烯酸酯(FM)、丙烯酸丁酯(BA)、苯乙烯(St)、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DMC)、丙烯酸羟乙酯(HEA)为主要单体进行乳液聚合,制得了阳离子含氟丙烯酸酯多元共聚物乳液。通过FTIR、1HNMR、透射电镜(TEM)、示差扫描量热(DSC)及接触角测试对共聚物结构、乳胶粒径及形态、乳胶膜表面性能进行了研究。结果表明,该乳液的粒子形态呈球形,单分散性良好,平均粒径为90～100nm;随着共聚物中含氟单体质量分数的增加,乳胶膜的表面自由能显著降低;退火处理有助于含氟基团迁移到乳胶膜表面,乳胶膜表面自由能进一步降低。     

乳化剂在含氟丙烯酸酯乳胶膜中的分布

以阴离子型脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠(AES)、阳离子型十六烷基-3-甲基氯化铵(CTAB)和反应型乳化剂烷基酰胺乙烯磺酸钠(DNS-86)作为乳化剂制备了三种甲基丙烯酸六氟丁酯和丙烯酸六氟丁酯共聚乳液(PF6MBA-co-F6BA)。通过表面能、原子力显微镜(AFM)和扫描电镜能谱分析(SEM-EDX)对乳胶膜进行表征,研究乳化剂在乳胶膜中的分布。发现阴离子和阳离子乳化剂在成膜过程中向膜-空气面迁移并发生富集,反应型乳化剂在膜中均匀分布;对含氟乳液进行透析后乳化剂的富集减少;经退火处理的乳胶膜的膜-空气面乳化剂富集现象消失。     

聚含氟丙烯酸酯/聚氨酯共聚物细乳液的制备及表征

以甲苯二异氰酸酯(TDI)和甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)为原料,合成了丙烯酸酯/聚氨酯(PUA)预聚体;采用细乳液聚合法,合成了聚含氟PUA细乳液。使用红外光谱(FT-IR)和核磁共振(1H-NMR)表征了PUA预聚体及共聚物的结构组成,用激光光散射粒度仪(PCS)分析了乳胶粒的粒径及其分布,并考察了氟单体用量对乳胶膜的吸水率和表面性能的影响。研究结果表明,乳胶粒的粒径随着PUA预聚体用量的增加而增大;当氟单体质量分数由0增至20%时,乳胶膜的吸水率由10.3%降至4.2%,表面自由能由34.89mJ/m2降至15.66mJ/m2,说明氟单体的加入较好地改善了乳胶膜的表面性能。     

氟代聚丙烯酸酯改性聚氨酯复合乳液的制备及其疏水性

为了提高聚氨酯-丙烯酸酯复合乳液的耐水性和耐溶剂性,将聚氨酯溶液作为反应介质,以丙烯酸十二氟庚酯(FA)和丙烯酸羟丙酯为单体,偶氮二异丁腈为引发剂,在溶液中进行聚丙烯酸酯自由基聚合,然后用N-甲基二乙醇胺进行亲水基扩链,通过溶液聚合相转化法制得新型阳离子氟代聚丙烯酸酯改性聚氨酯复合乳液。通过红外光谱、透射电镜、光电子能谱仪和接触角测定仪分别对复合乳液的结构、乳胶粒形态、膜表面的化学元素组成及疏水性进行了研究。结果表明,含氟链段成功接入了大分子链中,乳液形成稳定的核-壳结构,在膜材料表面形成了主要由含氟丙烯酸酯链段组成的界面,FA的引入可使复合乳液胶膜与水的接触角(PUA膜与水的接触角)由65°提高至98°。