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《硅交聯(lián)改性氟富集于殼相的乳液》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線(xiàn)閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫(kù)。
1、硅交聯(lián)改性氟富集于殼相的乳液的制備與表面性質(zhì)摘要：以各種烴類(lèi)單體與甲基丙烯酸甲酯和乙烯基三乙氧基硅烷的乳液聚合反應(yīng)制得了一系列氟富集于殼相的核殼型丙烯酸酯共聚物乳液。這種核殼型乳液的制備是在一種反應(yīng)型陰離子乳化劑和長(zhǎng)鏈的陰離子-非離子乳化劑組成的復(fù)合乳化體系下完成的。并通過(guò)透射電鏡（TEM)和原子力顯微鏡(AFM)對(duì)其進(jìn)行了表征。根據(jù)AFM和接觸角測(cè)試的結(jié)果可以看出，得到的含氟硅的丙烯酸共聚物形成了一層致密的氟富集于表層的呈梯度分布的膜，其表面能低至15.5mN/m。即使氟化原子數(shù)并不多，但因?yàn)槎喙倌軋F(tuán)硅單體的交聯(lián)反應(yīng)，使得含氟乳膠粒子仍可以固定在涂膜表層。關(guān)鍵
2、詞：氟；硅；表面性能；核殼；丙烯酸酯乳液1.引言含氟聚合物具有一些獨(dú)特有的性能，如高機(jī)械強(qiáng)度，耐熱性，耐腐蝕性(對(duì)溶劑，化學(xué)藥品，酸類(lèi)和堿類(lèi))，低摩擦系數(shù)，不易燃性，良好的耐候性，抗氧化性，尤其是具有低表面能和不易潤(rùn)濕的特性，以及對(duì)大部分氣體的低滲透性[1-2]。正是由于這些突出的，尤其是低表面能特性，使得它在很多高科技領(lǐng)域，如航空航天，微電子，涂料等，得到了廣泛的應(yīng)用。含硅聚合物則具有一些更優(yōu)良的表面性質(zhì)，特別是它的低玻璃化溫度，低彈性模量以及高的力學(xué)和化學(xué)穩(wěn)定性[3]。將含氟和含硅聚合物的特性結(jié)合起來(lái)，這樣可以制造出一些新型的功能材料，在低表面能和不可潤(rùn)濕材
3、料領(lǐng)域具有很廣闊的前景。雖然含氟硅聚合物具有很多明顯的優(yōu)點(diǎn)，但它在水中的分散性較差，這使得它的合成面臨很大的挑戰(zhàn)。人們已經(jīng)做了很多嘗試，[4-7]使含氟組分能很好地分散在有機(jī)溶劑中，如提高剪切速率，采用含氟表面活性劑，在某種程度上取得了一定成效。在所有影響乳液聚合的因素中，乳化劑的選擇無(wú)疑是最為重要的。Linemann等人以十六烷基三甲基溴化銨，通過(guò)乳液聚合的方法制備了含氟聚合物乳液[7]。但由于在聚合反應(yīng)和儲(chǔ)存過(guò)程中出現(xiàn)了嚴(yán)重的凝膠，使得大量的含氟丙烯酸鹽單體被損耗，因此轉(zhuǎn)化率很低。我們知道，反應(yīng)型乳化劑可以和單體進(jìn)行反應(yīng)，變成共聚物的一部分，從而減少了常規(guī)乳
4、化劑對(duì)乳膠膜產(chǎn)生的不利影響。而短鏈的乳化劑常常是在乳膠膜形成時(shí)遷移到膜表面，影響膜的性質(zhì)[8]。另一個(gè)問(wèn)題就是當(dāng)乳膠膜所處的環(huán)境改變時(shí)，例如當(dāng)其被浸入水中，氟組分可能遷移至膜的內(nèi)層[9]。有人曾報(bào)道[10]丙烯酸鹽/丙烯酸酯共聚物的氟烷基側(cè)鏈只要有7個(gè)以上氟碳鍵就可能結(jié)晶或成液態(tài)結(jié)晶。Wang[11]等人發(fā)現(xiàn)對(duì)于單分散聚苯乙烯氟烷基酯側(cè)鏈嵌段共聚物，在水處理后C6F13基團(tuán)發(fā)生了表面重組，而C8F17基團(tuán)則沒(méi)有明顯的表面重組，仍然是結(jié)晶態(tài)。因而如果可以將含氟組分都固定在膜表面，我們就不需要采用長(zhǎng)鏈全氟烷基了。表面性能一般都是由最外層的結(jié)構(gòu)和化學(xué)成分來(lái)決定的。含氟
5、組分通常會(huì)遷移至膜/空氣表面來(lái)使界面能降到最低[12-19]。要得到良好的表面性能的關(guān)鍵因素在于使全氟基團(tuán)盡可能多的分布在材料表面。當(dāng)已形成核相和殼相的聚合物部分或全部的分散在膜上時(shí)，具有核殼結(jié)構(gòu)的乳膠膜就可以表現(xiàn)出一些很好的表面性質(zhì)。然而，[20]之前的關(guān)于核殼粒子的合成方法并不是直接的，而且方法的成功與否取決于很多參數(shù)，如合成工藝(間歇，半連續(xù)和連續(xù)聚合)，以及核相粒子和殼相粒子的不相容性。所以，含氟聚合物的合成方法很重要，但到目前文獻(xiàn)報(bào)道并不多見(jiàn)[21]。在本實(shí)驗(yàn)中，我們采用的是一種既簡(jiǎn)便又新穎的方法來(lái)合成乳液，采用饑餓滴加法合成硅交聯(lián)改性、氟富集于殼相的
6、含氟硅共聚物乳液。這種氟硅共聚物的合成方法所使用的乳化劑是復(fù)合乳化劑，由可以和含氟單體相容的反應(yīng)型乳化劑和長(zhǎng)鏈陰離子乳化劑混合而成。雖然氟單體的氟碳數(shù)只有6個(gè)，不足以結(jié)晶，但是多官能團(tuán)硅單體的加入可以作為一種交聯(lián)劑，將含氟組分固定在乳膠膜表面。通過(guò)紅外光譜IR和質(zhì)譜19FNMR來(lái)表征氟硅單體的聚合。通過(guò)透射電鏡（TEM）表征乳液粒子的形態(tài)，通過(guò)接觸角測(cè)試以檢測(cè)氟是否富集于膜表面，而通過(guò)原子力顯微鏡（AFM）來(lái)表征表面形態(tài)。2.實(shí)驗(yàn)部分2.1．原料圖1FMA，VTES，COP-1，和CO436的結(jié)構(gòu)式甲基丙烯酸十二氟庚酯單體（FMA）（99.5%）乙烯基三乙氧基硅
7、烷（VTES）（98%）直接使用。苯乙烯（St）（99%），異丁烯酸甲酯（MMA）（99.5%），丙烯酸丁酯（BA）（99%）和甲基丙烯酸縮水甘油酯（GMA）（99%）也是直接使用。而交聯(lián)劑甲基丙烯酸乙酰乙酸乙酯（AAEM）（99.8%）和引發(fā)劑過(guò)硫酸銨（APS）則不需要進(jìn)一步凈化。復(fù)合乳化劑由法國(guó)羅地亞公司提供的1-烯丙氧基－2-羥丙基磺酸鈉(COPS-1)（40%）和對(duì)壬基酚聚二氧乙烯醚硫酸銨（CO-436）（58%）組成的，且直接使用。圖1是FMA，VTES，COPS-1和CO-436的結(jié)構(gòu)式。2.2丙烯酸共聚物的制備反應(yīng)是在一個(gè)裝備有磁力攪拌器，溫度計(jì)，
8、滴液漏斗和冷凝管的四口圓
