T-,g-和M-,η-對含氟丙烯酸酯共混乳液自組織梯度成膜的影響.pdf

1、目前，自組織共混型高分子梯度材料的研究己經(jīng)引起越來越多的關(guān)注。在溶液和熔融聚合物共混體系中，影響組分自組織梯度成膜的主要因素是組分間的表面張力差導(dǎo)致的界面張力作用、組分對基材的選擇性潤濕作用、相收縮作用等相分離驅(qū)動力。但是，乳液共混體系中，由于乳化劑和水的存在，自組織梯度成膜的影響因素和機(jī)理更為復(fù)雜。聚合物的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度、熱處理時間、共混物組成濃度、共混物兩相粘度、兩相界面張力、第二相界面的表面能均會影響梯度成膜過程。在本論文工作中，

2、以含氟丙烯酸酯聚合物共混乳液為體系，著重研究了玻璃化轉(zhuǎn)變溫度和分子量對該類含氟共混乳液自組織梯度成膜的影響。 以表面能相近、T<,g>不同的聚丙烯酸六氟丁酯(PF<,6>BA,T<,g>為-9℃)和聚甲基丙烯酸六氟丁酯(PF<,6>MBA,T<,g>為53℃)為含氟組分，分別與PMMA-co-BA共混，得到共混乳液乳sample 1(PF<,6>MBA/PMMA-co-BA)sample 2(PF<,6>BA/PMMA-co-B

3、A)。sample 1和sample 2都能在室溫下形成連續(xù)的膜，但sample 1中的PF<,6>MBA組分由于其T<,g>高于室溫，只是以填料的形式嵌在膜中而不能達(dá)到分子鏈的擴(kuò)散而真正成膜。用接觸角法測試了sample 1和sample 2兩種樣在不同溫度下(20℃&65℃)成的膜以及膜經(jīng)過105℃退火處理不同時間后的表面能，并用ATR-FTIR、XPS測試了不同深度組分含量的變化，用AFM測試了膜的表面形貌。結(jié)果表明，相對于sam

4、ple 2，含氟組分不能在室溫下成膜的sample 1更容易通過控制成膜條件和熱處理條件來控制組分的遷移，并能自組織形成梯度結(jié)構(gòu)。 通過加入鏈轉(zhuǎn)移劑十二烷基硫醇制備三種不同分子量的PF<,6>MBA和PMMA-co-BA共聚物乳液，并將三種不同分子量的PF<,6>MBA與PMMA-co-BA以3:5的比例共混，得到三種共混樣[sample 1:PF<,6>MBA(38.6萬)/PMMA-co-BA，sample 2：PF<,6>

5、MBA(5.7萬)/PMMA-co-BA，sample 3：PF<,6>MBA(2.8萬)/PMMA-co-BAl，將三種共混樣在不同的溫度(17℃&25℃)下成膜，不同溫度下(100℃&180℃)退火，測試了共混乳膠膜退火前后的表面能，并用XPS對共混乳膠膜做了表面元素分析。結(jié)果表明，相對于分子量大的PF<,6>MBA，分子量小的PF<,6>MBA在含氟共混乳膠膜中更容易形成梯度分布。 制備了四種甲基丙烯酸三氟乙酯(PF<,3

6、>MA)與丙烯酸丁酯(BA)的共聚物PF3MA-co-BA乳液(F<,3>MA/BA分別為4/1，3/1，2/1，1.5/1)。當(dāng)復(fù)合乳化劑CO436/COPS-1的比值為1.5時，共聚反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率較高，凝膠率較低，可以得到比較穩(wěn)定的共聚物乳液。四種共聚物乳膠膜的膜與空氣接觸表面的表面能均低于膜與玻璃接觸表面。同時制備了三種PMMA-co-BA(MMA/BA分別為1/1.5,1/1，1/2)共聚物乳液。將四種PF<,3>MA-co-BA

7、分別與PMMA-co-BA(1/2)以1/1共混發(fā)現(xiàn)，含氟共聚物的共聚比對共混乳膠膜表面能影響不大。PF<,3>MA-co-BA(4/1)與不同共聚比的三種PMMA-co-BA以1/1共混后得到的乳膠膜表面能結(jié)果表明，無氟共聚物的共聚比對含氟共混乳膠膜的表面能沒有影響。當(dāng)PF<,3>MA-co-BA(4/1)與PMMA-co-BA(1/2)以不同的比例共混后，隨著含氟共聚物的在共混物中含量的增加，共混乳膠膜的膜與空氣接觸表面的表面能增加