含氟聚氨酯的合成及其納米纖維化的超雙疏性能研究.pdf

1、含氟聚氨酯(FPU)材料是一類新型高分子功能材料。由于氟基團(tuán)的引入，F(xiàn)PU具有表面能低、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定和憎水憎油等特性，在皮革、織物整理方面具有很好的應(yīng)用前景。目前國內(nèi)含氟皮革、織物潑水整理劑主要依靠國外進(jìn)口。而且受原料價格的限制，含氟聚合物成本居高不下。因此開發(fā)具有自主創(chuàng)新的低成本、高整理性能的含氟聚氨酯整理劑具有重要意義。靜電紡絲技術(shù)是制造尺寸與形貌可調(diào)控的纖維的最簡便的方法之一。且靜電紡纖維具有高比表面積、高孔隙率等優(yōu)點，在信息、能

2、源、環(huán)境、生物醫(yī)學(xué)、國家安全等領(lǐng)域都具有廣泛應(yīng)用潛力。
　　 本課題首先介紹了FPU的合成方法以及應(yīng)用、靜電紡絲技術(shù)以及靜電紡納米纖維的應(yīng)用。從合成FPU出發(fā)，借助紅外核磁對其結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征，研究了聚合反應(yīng)中原料的加入方式、加料配比以及不同的氟烷基鏈長度對合成的FPU拒水拒油性能的影響，通過接觸角，拒水拒油等級測試反饋合成物性參數(shù)，得到具有最佳整理性能的含氟聚氨酯，同時也通過DSC、TGA、XRD等手段分析了含氟聚氨酯的熱學(xué)性能以

3、及結(jié)晶性能。
　　 本課題的另一個重要方面是利用靜電紡絲技術(shù)將FPU納米纖維化，借助于FE-SEM，首先分析了溶液濃度對納米纖維膜的表面形貌、接觸角以及表面粘附性能的影響。實驗發(fā)現(xiàn)，18wt％的FPU溶液在一定的紡絲條件下能獲得具有良好疏水性能的納米纖維膜，但表面粘附現(xiàn)象嚴(yán)重。通過納米SiO2顆粒修飾后，能得到具有微納米多級結(jié)構(gòu)粗糙表面的納米纖維膜，結(jié)果表明，當(dāng)SiO2顆粒濃度為1wt％時，水接觸角和油接觸角分別為165°和15

4、1°，滾動角僅2°，表面粘附現(xiàn)象消失，表現(xiàn)出強大的超疏水超疏油性和自清潔性能。通過光學(xué)輪廓儀測試證實了FPU-18/SNP-1具有最高的表面粗糙度。在此基礎(chǔ)上，BET數(shù)據(jù)分析顯示纖維膜中存在大量的微孔結(jié)構(gòu)，分形維數(shù)分析表明，F(xiàn)PU-18/SNP膜具有不規(guī)則的粗糙表面的分形特征與結(jié)構(gòu)，其膜表面粗糙度和對應(yīng)的疏水疏油性之間呈現(xiàn)正相關(guān)性。此外，初步探討FPU/SNP膜的透氣性能，我們設(shè)計了相關(guān)概念實驗，結(jié)果發(fā)現(xiàn)FPU-18/SNP-1膜可負(fù)載