24126.含氟聚氨酯的表面結(jié)構(gòu)控制與性能研究

1、論文題目：學科專業(yè)：學位申請人：指導教師：含氟聚氨酯的表面結(jié)構(gòu)控制與性能研究高分子化學與物理李贊王霞摘要本論文首先以四氟丙醇和環(huán)氧氯丙烷為原料合成了含氟環(huán)氧化合物(FO)，進而通過陽離子聚合技術(shù)利用FO與四氫呋喃聚合生成了結(jié)構(gòu)可控的含氟聚醚多元醇(FPO)，該FPO是制備含氟聚氨酯(FPU)的重要原料。為了體現(xiàn)FPU在表面性能、耐熱性能等方面與普通聚氨酯(PU)的差異，本文還采用相同的合成路線制備了環(huán)氧化合物(HO)和聚醚多元醇(HPO

2、)。在通過FPO與二苯基甲烷二異氰酸酯(MDI)合成FPU的研究中，本論文首先通過傅里葉轉(zhuǎn)換紅外光譜儀(FTIR)測定的反應體系中異氰酸根的反應程度與反應時間的關(guān)系，確定了反應溫度為80。C時含氟預聚體的最佳反應時間為90min。然后，利用旋轉(zhuǎn)流變儀對FPU的反應動力學進行了研究。通過測量FPO／MDI反應體系在不同反應溫度下的凝膠時間，并根據(jù)Flory的凝膠理論，計算得到了FPU的反應活化能為459kJ／mol。同時，利用同樣的方法考

3、察了與FPO分子量相同、結(jié)構(gòu)類似的PO／MDI反應體系在不同反應溫度下的凝膠時間，以及PU的反應活化能。結(jié)果表明，相同反應溫度下FPU的凝膠時間較PU的凝膠時間短，且FPU比PU的反應活化能低043k1／mol。進而，本論文為了建立FPU表面結(jié)構(gòu)與材料表面性能之間的關(guān)系，深入探討了FPU合成工藝條件(不同的固化溫度和催化劑的種類)、原料的配比和結(jié)構(gòu)(不同的硬段含量、不同的FPO序列結(jié)構(gòu))等對FPU表面結(jié)構(gòu)與性能的影響，即利用X射線光電子

4、能譜儀(XPS)測量了FPU表面氟含量，并表征了FPU表面F元素的富集性，以及分布均勻性，使用原子力顯微鏡(AFM)考察了F元素含量與FPU表面微相分離結(jié)構(gòu)的關(guān)系，通過接觸角儀(CA)評價了FPU表面的疏水性。結(jié)果表明，F(xiàn)PU表面的F元素分布均勻，且垂直于表面呈梯度變化，具有表面富集性；FPU表面F含量越高，其表面疏水性越強；FPU表面結(jié)構(gòu)中，由于親水軟段中F元素的引入，增加了其疏水性，從而導致了FPU隨表面F含量AbstractImM

5、llllillillnmliHIIIY2525536Fluorinatedpolyetherpolyols(FPO)，whichisanimportantrawmaterialforpreparingfluorinatedpolyurethane(FPU)，waspreparedbytetrahydrofuranandfluorinatedepoxycompound(FO)whichwassynthesizedby22，3，3一tetr

6、afluoro1propanolandepichlorohydrinthroughCationicpolymerizationInordertoreflectthedifferenceofsurfacepropertiesandheatresistancebetweenFPUandordinarypolyurethane(PU)，theepoxycompound(HO)andpolyetherpolyols(HPO)werealsopr

7、eparedFPUwasobtainedusingFPOand44diphenylmethanediisocyanate《IMDI)Atfirst，thereactionextentoftheisocyanateindifferentreactiontimesandtheoptimumreactiontimeweremeasuredbyFTIR，andtheresultshowsthattheoptimumreactiontimeis9

8、0minat80。CAndthen，reactionkineticsofFPUwasstudiedbyrotationalrheometerBymeasuringthegeltimeofFPO／MDIsystematdifferentreactiontemperatureandaccordingtotheFlorytheorytheactivationenergyis459kJ／m01Meanwhile，PO／MDIsystemwhic

9、haresimilartoFPO／MDIsystemalsowasinvestigatedbyusingthesamemethod，whichwegotthegeltimeandtheactivationenergyofPUTheresultsshowthatunderthesamereactiontemperature，thegeltimeofFPUisshorterthanPU，andtheactivationenergyofFPU

10、is052kJ／mollowerthanPUFurthermore，inordertoestablishtherelationshipbetweensurfacestructureandsurfaceproperties，F(xiàn)PUofchangingthesynthesisconditions(icuringtemperatureandthetypeofcatalyst)andproportionandstructureofrawmate

11、rials(hardsegmentcontentandsequencestructureof(FPO)wasstudied，suchasthesurfacefluoridecontent，enrichmentanddistributionuniformitybyXrayphotoelectronspectroscopy(XPS)measurements，therelationshipbetweensurfacefluorideconte

12、ntandsurfacemicrophaseseparationbyatomicforcemicroscopy(AFM)，hydrophobicityofsurfacebycontactanglemeter(CA)TheresultsshowthatsurfacefluorineelementisenrichedandevenlydistributedThemoresurfacefluorinecontent，themorehydrop