氟硅与乙烯基单体嵌段共聚物的微相分离与表面性质研究

发布时间：2017-10-05 05:07

  本文关键词：氟硅与乙烯基单体嵌段共聚物的微相分离与表面性质研究

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【摘要】：氟硅聚合物有着良好的理化性质,比如低表面能、耐溶剂性等。而嵌段共聚物的本质特性就是可通过自组装形成有序的球状、柱状、层状等微相分离结构。目前,对氟硅与乙烯基单体嵌段共聚物微结构与其表面性质的相互关联还尚不清晰。本文通过考察氟硅与乙烯基单体嵌段共聚物的微相分离结构和表面性质,希望进一步获得氟硅嵌段共聚物结构与性能的相互关系,并为氟硅共聚物的实际应用提供一定的理论基础。本文以聚[甲基(3,3,3-三氟丙基)硅氧烷](PMTFPS)与聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、PMTFPS与聚苯乙烯(PS)的AB型两嵌段共聚物(PMTFPS-b-PMMA、PMTFPS-b-PS)、为研究对象,进行了这两种氟硅嵌段共聚物的合成、本体微相分离结构、表面微结构与表面性能的研究。主要研究成果如下:1.通过阴离子聚合反应、端基功能化反应、ATRP反应,合成得到结构可控的PMTFPS-b-PMMA、PMTFPS-b-PS嵌段共聚物。(1)以F3为单体,正丁基锂为引发剂,通过阴离子开环聚合,结合硅氢加成反应、酯化反应,制备得到一系列窄分子量的大分子ATRP引发剂PMTFPS-Br。(2)以CuBr为催化剂,PMTFPS-Br为引发剂,环乙酮为溶剂,通过MMA或St的ATRP反应,合成得到一系列分子结构可控的氟硅与乙烯基单体的嵌段共聚物PMTFPS-b-PMMA和PMTFPS-b-PS。2.通过对PMTFPS-b-PMMA、PMTFPS-b-PS嵌段共聚物的本体微相分离研究,获得了其微相分离结构的相关信息。(1)示差扫描量热分析(DSC)的测试结果表明,氟硅与乙烯基单体嵌段共聚物有不同的玻璃化转变温度,但是氟硅链段的玻璃化转变温度不太明显。(2)透射电镜(TEM)、小角X射线散射分析(SAXS)测试结果表明,氟硅与乙烯基单体嵌段共聚物形成了柱状微相分离结构。3.通过对PMTFPS-b-PMMA、PMTFPS-b-PS嵌段共聚物表面组成、表观形貌、表面能的研究,获得了其表面性质的相关信息。(1)XPS测试结果表明,在组成相近的情况下,PMTFPS-b-PMMA嵌段共聚物表面的含氟量比PMTFPS-b-PS表面要大一些。对PMTFPS-b-PMMA嵌段共聚物进行深度剖析,发现氟元素的含量在下降,碳元素的含量有所增加。(2)AFM测试结果表明,PMTFPS-b-PMMA和PMTFPS-b-PS嵌段共聚物涂层表面的微观形貌都有一定的突起,表面粗糙度均在8-12nm之间;氟硅含量越高,表面的突起越明显。(3)接触角测试结果表明,当以水和甲酰胺为测试参照液时,在组成相近的情况下,PMTFPS-b-PMMA嵌段共聚物涂层表面的接触角比PMTFPS-b-PS嵌段共聚物涂层表面的接触角略大一些;当以二碘甲烷为参照液时,在组成相近的情况下,PMTFPS-b-PS嵌段共聚物表面的接触角比PMTFPS-b-PMMA嵌段共聚物表面的接触角略大一些。
【关键词】：氟硅 乙烯基聚合物 嵌段共聚物 微相分离 表面性质
【学位授予单位】：浙江理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O631.3
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-11
• 第一章 绪论11-13
• 第二章 文献综述13-26
• 2.1 嵌段共聚物的性质13-14
• 2.2 嵌段共聚物的微相分离热力学分析14
• 2.3 嵌段共聚物的微相分离结构相图研究14-20
• 2.3.1 嵌段共聚物微相分离理论发展15-17
• 2.3.2 含氟硅嵌段共聚物微相分离结构相图17-20
• 2.4 含氟硅嵌段共聚物表面润湿性能研究20-25
• 2.4.1 氟化改性聚合物润湿性研究21-23
• 2.4.2 氟硅链段聚合物润湿性研究23-25
• 2.5 本文思路25-26
• 第三章 氟硅嵌段共聚物的合成与表征26-41
• 3.1 引言26
• 3.2 实验部分26-34
• 3.2.1 实验药品及仪器26-28
• 3.2.3 实验装置28-31
• 3.2.4 实验步骤31-33
• 3.2.5 测试与表征33-34
• 3.3 结果与讨论34-40
• 3.3.1 大分子引发剂PMTFPS-Br的表征34-36
• 3.3.2 氟硅嵌段共聚物的表征36-40
• 3.4 本章小结40-41
• 第四章 氟硅嵌段共聚物的微相分离研究41-47
• 4.1 引言41
• 4.2 实验部分41-42
• 4.2.1 实验试剂及原料41
• 4.2.2 测试样品的制备41-42
• 4.2.3 测试方法42
• 4.3 结果与讨论42-46
• 4.3.1 嵌段聚合物玻璃化转变温度的测定42-44
• 4.3.2 嵌段共聚物微相分离结构的表征44-46
• 4.4 本章小结46-47
• 第五章 氟硅嵌段共聚物表面微观形貌与表面性质的研究47-58
• 5.1 引言47
• 5.2 实验部分47-49
• 5.2.1 实验试剂47-48
• 5.2.2 样品的制备48
• 5.2.3 测试与表征48-49
• 5.3 结果与讨论49-57
• 5.3.1 氟硅与乙烯基单体嵌段共聚物涂层膜厚的测量49
• 5.3.2 氟硅与乙烯基单体嵌段共聚物涂层表面的化学组成49-51
• 5.3.3 氟硅与乙烯基单体嵌段共聚物涂层的表面微观形貌51-53
• 5.3.4 氟硅与乙烯基单体嵌段共聚物涂层的润湿性能53-57
• 5.4 本章小结57-58
• 第六章 结论与建议58-60
• 6.1 结论58-59
• 6.2 建议59-60
• 参考文献60-65
• 攻读硕士学位期间取得的学术成果65-66
• 致谢66

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本文编号：974905