乳液法制备含氟丙烯酸酯聚合物自组织梯度材料

【摘要】：目前,自组织共混型高分子梯度材料的研究已经引起越来越多的关注。由 于形成自组织高分子梯度材料的多组分共混物中某组分被接枝具有特定功能的 官能团,因此该组分能自发地向材料表面迁移富集,自组织形成梯度结构,从 而可得到各种具有特殊功能的材料表面。另外,共混聚合物在静态退火过程中, 由于外界因素的影响,也会形成梯度分布的相形态。由于含氟丙烯酸酯聚合物 的表面能比丙烯酸酯聚合物低,通过控制成膜条件,含氟丙烯酸酯聚合物共混 乳液在成膜时会发生自组织行为(如自分层),可以使膜的一侧表面具有有机氟 本身的耐腐蚀、耐老化、长寿命、抗污自洁及防水等优点,而另一侧表面具有 聚丙烯酸酯的优良粘接性,从而获得性价比高的含氟丙烯酸酯聚合物自组织梯 度材料。 本工作的主要创新包括以下几点:(1)首次全面、系统地研究了含氟丙烯 酸酯核壳乳液自组织形成梯度结构的成膜条件,并详细探讨了含氟组分在核壳 结构的乳胶粒中的位置对乳胶膜性能的影响。(2)全面讨论了共混物组成浓度、 成膜基材及热处理条件对含氟丙烯酸酯均聚物/聚(丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸甲 酯)共混乳液自组织形成梯度结构的影响。(3)首次将表面活性单体和助溶剂 同时应用于含氟丙烯酸酯均聚物无皂乳液的合成。(4)首次阐明退火工艺和成 膜基材对聚甲基丙烯酸三氟乙酯与聚丙烯酸丁酯无皂共混乳液自组织形成梯度 结构的影响。(5)首次在表面活性单体存在下,借助超声波分散,采用半连续 滴加法成功制备含氟丙烯酸酯共聚物无皂乳液,并全面研究了共聚物无皂乳胶 膜的性能和膜结构。 本论文主要研究内容和结论概括如下几方面。首先,选用了一种反应型乳 化剂和长链阴离子型乳化剂组成复合乳化剂制备了一系列含氟丙烯酸酯核.壳乳 液。在氟单体用量占总单体用量4wt%的情况下,讨论了最终含氟组分在核壳结 构乳胶粒中的位置对表面性能和热稳定性能的影响。结果表明,相对于含氟组 分位于核相的核壳结构,含氟组分位于壳层的核壳结构更有利于改善乳胶膜的 性能,并且随着壳层中的氟含量增加,乳胶膜的表面能降低,热稳定性提高。 壳层含氟的含氟丙烯酸酯核壳乳液在室温成膜过程中,含氟组分通过自组织行 为在乳胶膜和空气的界面富集并形成梯度结构,XPS深度分析证实氟元素浓度