细乳液法制备氟化聚氨酯复合乳液及其自组织梯度化分布行为的研究

发布时间：2020-08-22 15:17

【摘要】：水性聚氨酯(WPU)具备优异粘结性、弹性等优点,但缺乏化学交联,耐溶剂性等均不理想。含氟丙烯酸酯因其具有优异的表面特性及环境友好性等而具备广泛的应用价值,但也因其价格高,难与大多数基材粘结,其应用受到限制。将含氟基团引入WPU结构中,既保留了WPU优异性能和两相微结构特征,又在很大程度上改善了WPU的表面及整体性能,已成为WPU的新兴发展方向。共混型高分子梯度材料是由高分子组分通过物理方法混合,体系中分散相粒径或组成呈梯度结构变化,成为近年来研究的一个热点,而自组织共混型更引人注目。采用细乳液聚合,将异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、聚醚二醇(PTMG)、N-甲基二乙醇胺(MDEA)、三羟甲基丙烷(TMP)及全氟烷基丙烯酸酯(FA)共混,制备不同FA用量的氟化聚氨酯(PUFPA)乳液。研究了配方组分及工艺条件、不同FA用量对PUFPA共混乳液聚合性的影响,以及乳胶膜微结构、热性能、力学性能等之间的关系。分析了FA用量对乳胶膜自组织梯度结构分布行为及膜表面性能的影响,以及选择不同的温度在各个基材上成膜和热处理,讨论对共混乳胶膜自组织梯度结构和表面性能的影响。结果表明:(1)WPU乳液平均粒径为56.38 nm,随FA用量的增大,乳液的稳定性有小幅度的减小,乳液平均粒径整体呈现出增大的趋势;黏度随FA用量的增加而减小,乳液的表面张力呈明显降低趋势;胶粒形状规则,呈椭球形,胶粒大小基本均一;FA用量为40%的拉伸强度最大,拉伸强度达到了11.97 MPa。(2)随着FA用量的增加,当FA用量在30%以下时,膜-空气(F-A)与膜-聚四氟乙烯基材(F-P)表面能差异较小,膜断面相分层模糊,F元素浓度在膜厚度方向分布比较均匀;当FA用量在30%时,膜F-A与膜F-P表面能开始差异增大,膜断面出现相分层,靠近膜F-A面平整,靠近膜F-P面粗糙;当FA用量在40%时,膜F-A与膜F-P表面能开始差异最大,膜断面相分层明显,靠近膜F-A面F元素浓度高于F-P面,沿膜的厚度方向氟元素浓度基本呈现梯度变化,PUFPA40%乳胶膜呈明显梯度化结构。(3)在聚四氟乙烯板(PTFE)和玻璃板(Glass)成膜温度高于45℃时,膜断面出现相分层,F-A面的含氟组分(FPA)浓度开始高于膜-基材(F-P/G)面,FPA组分在F-A面富集,F元素浓度从F-A面到F-P/G面逐渐减少。在Glass成膜后,当成膜温度到60℃时,F-G面F元素含量在35.59%,当膜经过热处理后,F-G面F元素含量为19.72%,比在60℃成膜低15.87%,FPA在F-A表面富集,梯度结构更加明显。F-A表面F含量(40.35%)明显高于F-G氟元素含量(20.39%),热处理后(110℃/2h)结构梯度更明显;在PTFE上成膜后,乳胶膜在45℃以上F-P面F含量开始逐渐出现差异,当成膜温度到60℃时,差异变化很大,F-P面在24.86%,当乳胶膜经过热处理后,F-P面含量为20.39%,比在60℃成膜低4.47%。对于110℃/2h热处理后,梯度结构导致膜两侧表面自由能明显不同,在PTFE与Glass成膜后的F-A面接触角分别为132.5°和137.7°,达到了超疏水程度,在横跨薄膜厚度的方向上形成梯度结构。
【学位授予单位】：陕西科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TQ630.1
【图文】：

2图 1-1 水性聚氨酯 WPU 中软段与硬段matic diagram of soft and hard segment of waterborne polyU 相比，WPU 是一类以 H2O 替代传统有机溶剂作，因其绿色环保、不易燃及独特化学结构等特征，[19]。-NCO）及氨基甲酸酯（-NHCOO-）是 PU 独特的基与活泼氢极易反应，与橡胶、塑料、玻璃、纸张、以形成良好粘接[20]；可根据调整 WPU 中软、硬段

的乳液作为样品，稀释至 1 ‰，乳液制样于铜网上前减压干燥烘干。胶膜 X 射线衍射分析（XRD） Cu 靶，波长 0.154 nm，管压 40 kV，管流 40 mA，扫描的固体聚合物压制成具有一定平面的片状物，扫描胶膜热失重分析（TGA）析（TGA）测试，N2保护，测试升温速率为 10℃/m。胶膜力学性能测试子万能试验机对乳胶膜力学性能进行测试，将乳胶铃状，拉伸速率为 20 mm/min。讨论氨酯乳液外观WPU PUFPA10%PUFPA20%

细乳液法制备氟化聚氨酯复合乳液及其自组织梯度化分布透明液体，由于采用的叔胺阳离子扩 R 为 1.38，乳液外观为淡黄色半透明随 FA 单体用量的增大，PUFPA 乳液FA 用量为 40 %以上时，乳液不透明，随着 WPU 组分在复合体系中含量降低通过水相迁移，从而影响了含氟单体的合乳液稳定性分析

【参考文献】

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本文编号：2800825