低氟硅含量嵌段共聚物的合成及表面性質(zhì)研究.pdf

1、含氟聚硅氧烷（簡(jiǎn)稱氟硅）兼具氟聚合物的耐溶劑特性、有機(jī)硅聚合物的優(yōu)越應(yīng)用性能，把氟硅鏈段引入到丙烯酸酯類聚合物中可以提高丙烯酸酯類材料的耐水性、耐溶劑。通過(guò)結(jié)合聚合物的靜電紡絲技術(shù)，還有望獲得超疏水且耐油性好的纖維膜。若能利用盡可能少的氟硅來(lái)最大程度的改善含氟硅共聚物的表面性質(zhì)，則對(duì)含氟硅共聚物的實(shí)際應(yīng)用更為有利。
　　本文將運(yùn)用ATRP法合成一系列結(jié)構(gòu)可控的聚[甲基（3，3，3-三氟丙基）硅氧烷](PMTFPS)與聚甲基丙烯酸甲

2、酯(PMMA)的嵌段共聚物PMTFPS-b-PMMA，并在嵌段共聚物氟硅鏈段含量低的情況下，通過(guò)靜電紡絲制備超疏水和耐溶劑的嵌段共聚物纖維膜。主要研究成果如下:
　　1.本文通過(guò)ATRP反應(yīng)，合成得到結(jié)構(gòu)可控的PMTFPS-b-PMMA嵌段共聚物，并對(duì)其反應(yīng)動(dòng)力學(xué)進(jìn)行了考察。
　　本文首先通過(guò)氟硅單體1，3，5-三甲基-1，3，5-三（3，3，3-三氟丙基）環(huán)三硅氧烷(簡(jiǎn)稱F3)的陰離子開(kāi)環(huán)聚合與端基的功能化反應(yīng)，合成得到氟

3、硅大分子ATRP引發(fā)劑PMTFPS-Br，然后以CuBr/HMTETA為催化體系，在除水除氧的條件下進(jìn)行甲基丙烯酸甲酯(MMA)的ATRP反應(yīng)，得到窄分子量分布的PMTFPS-b-PMMA嵌段共聚物，并且通過(guò)動(dòng)力學(xué)考察，證明其為活性聚合。
　　2.本文考察了PMTFPS-b-PMMA嵌段共聚物薄膜的表面結(jié)構(gòu)與表面性質(zhì)，獲得了共聚物氟硅含量與表面性質(zhì)之間的相互聯(lián)系。
　　(1)AFM測(cè)試結(jié)果表明，PMTFPS-b-PMMA嵌段

4、共聚物的鏈段比例不同，其表面形成的形貌也會(huì)有所差異的，并呈現(xiàn)針狀的突起和凹陷，賦予薄膜表面一定的粗糙度。
　　(2)接觸角測(cè)試發(fā)現(xiàn)，嵌段共聚物薄膜的表面能基本都在22.07-25.28mJ/m2之間，而且在較低的氟硅含量下，嵌段共聚物的表面能也比較低，這說(shuō)明少量氟硅鏈段就能高效的改善嵌段共聚物表面的拒水性，能夠高效的降低嵌段共聚物的表面能。
　　3.本文通過(guò)PMTFPS-b-PMMA嵌段共聚物的靜電紡絲，制備得到超疏水、耐溶

5、劑的共聚物纖維膜。
　　(1)本文通過(guò)課題組自制的靜電紡絲裝置，在特定的條件下制備得到氟硅鏈段含量較低的超疏水和耐甲酰胺溶劑的含氟硅嵌段共聚物表面。
　　(2)研究結(jié)果表明，隨著嵌段共聚物紡絲溶液濃度的增加，紡絲膜的形貌從納米微球逐漸向納米纖維轉(zhuǎn)變;嵌段共聚物的分子量和濃度達(dá)到一定的范圍時(shí)，有利于紡絲膜的形貌同樣從納米微球向納米纖維轉(zhuǎn)變;同時(shí)對(duì)水和甲酰胺的接觸角有所提高。
　　(3)靜電紡絲制備的納米纖維直徑隨著針頭直

6、徑增加有稍微減小，并且表面形貌從含少量珠狀纖維向完全拉伸納米纖維轉(zhuǎn)變;而接收距離的增加，靜電紡絲纖維的直徑呈現(xiàn)兩個(gè)方面的變化，當(dāng)電場(chǎng)拉伸力占主導(dǎo)作用下紡絲直徑增加，當(dāng)紡絲液的飛行時(shí)間占主導(dǎo)作用紡絲的直徑減小，但紡絲膜的形貌變化不大。
　　(4)當(dāng)溶劑從DMF與THF的混合溶劑向DMF溶劑變化時(shí)，靜電紡絲膜的微觀結(jié)構(gòu)從纖維向納米微球轉(zhuǎn)變，同時(shí)伴隨著耐甲酰胺的接觸角變化很大。通過(guò)XPS對(duì)表面元素進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)DMF為溶劑時(shí)表面氟含量稍