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

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1、论文分类号：２学校代码：１０７０８学号：１５０８０４１ｍ＾ＡＡＡＡｌＳＨＡＡＮＸＩＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ硕士学位论文Ｔｈｅｓ’ｉｓｆｏｒＭａｓｔｅｒｓＤｅｇｒｅｅ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１ｗｉＩＨＨｆｉ４ＩＨ赵星＾指导教师姓名：辛华副教授化学学科名称：冑肝化高分子与理论文提交日期：２０１８年３月论文答辩日期：２０１８年５月＇－学位授予单位：：陕西科技大学４；Ｊ■ＳＳＳＳ

2、ＳＳＳＳＳ申请理学硕士学位论文论文题目：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学科门类：理学一级学科：化学培养单位：化学与化工学院硕士生：赵星导师：辛华副教授2018年5月PreparationofFlourinatedPolyacrylateandPolyurethaneCompositeEmulsionbyMicroemulsionPolymerizationandItsSelf-organizedGradientDistributionBehaviorAThesisSubmittedtoSh

3、aanxiUniversityofScienceandTechnologyinPartialFulfillmentoftheRequirementfortheDegreeofMasterofScienceByXingZhaoThesisSupervisor:ProfessorHuaXinMay2018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

4、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

5、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56.38nm，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

6、度最大，拉伸强度达到了11.97MPa。（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I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。（

7、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

8、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