非氟段聚合物結(jié)構(gòu)對氟化共聚物表面結(jié)構(gòu)形成的影響.pdf

1、氟化材料優(yōu)異的表面性能主要源于含氟基團在材料表面的富集和有序排列。傳統(tǒng)的含氟材料以無規(guī)共聚物為主，共聚物的含氟單體用量較大且含氟單體通常比較昂貴，因而極大的限制了含氟材料的實際應(yīng)用。同時高分子表面是一個動態(tài)的表面，在某些特定環(huán)境下，表面分子容易發(fā)生重構(gòu)。因此對于多組分的氟化嵌段聚合物而言，提高含氟基團的富集度以及提高材料表面的穩(wěn)定性將是急需解決的問題。本論文從聚合物分子結(jié)構(gòu)設(shè)計角度出發(fā)，合成PS430-b-PFMAn二嵌段氟化聚合物和P

2、S130-b-PODMA/PBMA-b-PFMAn三嵌段氟化聚合物，利用接觸角測試、X射線光電子能譜(XPS)、X射線衍射(XRD)、動態(tài)光散射(DLS)、表面張力(DCA)和和頻振動光譜(SFG)等表征手段，研究非氟段組份、成膜方式和成膜條件對薄膜表面潤濕性和表面穩(wěn)定性的影響。得到了以下結(jié)論:
　　(1)通過ATRP技術(shù)合成了PS430-b-PFMAn二嵌段氟化聚合物和PS130-b-PODMA/PBMA-b-PFMAn三嵌段氟

3、化聚合物，并通過紅外、核磁、凝膠色譜和氟元素分析等測試手段確定了嵌段氟化共聚物的結(jié)構(gòu)和組成。
　　(2)研究了成膜溶劑對PS-b-PFMA和PS-b-PODMA/PBMA-b-PFMA嵌段聚合物的表面性能的影響。發(fā)現(xiàn)在環(huán)己酮和甲苯溶液中，分子以膠束的形式存在;在三氟甲苯溶液中，則以單聚體的形式存在。因此以三氟甲苯為成膜溶劑時，其旋涂膜和澆鑄膜表面的氟碳比都更高，其表面疏水疏油性更好。此外以三氟甲苯為溶劑進行澆鑄成膜時，含氟分子鏈易

4、自組裝形成結(jié)晶，從而提高其抗重構(gòu)性。
　　(3)研究了非氟段組份對氟化嵌段共聚物的表面潤濕性的影響。發(fā)現(xiàn)相對于PMMA430-b-PFMAm氟化嵌段聚合物，PS428-b-PFMAn聚合物形成的膠束較為松散，聚合物分子的受限程度更小，運動能力更強，其旋涂膜表面的疏水性能更為優(yōu)異。在澆鑄過程中，聚合物分子鏈會先從膠束中解離出來。但PS分子鏈的柔順性比PMMA稍差，故PS428-b-PFMAn澆鑄膜表面的疏水性能比PMMA430-b-

5、PFMAm薄膜表面的稍差。
　　(4)在PS-b-PFMA嵌段聚合物中引入中間段BMA/ODMA后，氟化聚苯乙烯聚合物薄膜表面的氟碳比升高，疏水疏油性能得到增強。當引入了具有結(jié)晶能力的ODMA段后，其本體中含氟組份排列更加規(guī)整形成結(jié)晶結(jié)構(gòu)。在50℃水中的抗重構(gòu)能力也得到了增強。非氟段組份PS和PMMA也將會對三嵌段氟化共聚物的表面性能產(chǎn)生影響。相比于PS130-b-PODMA15-b-PFMA6聚合物，PMMA230-b-PODM

6、A12-b-PFMA4聚合物的分子運動能力更強，成膜后薄膜表面含氟組份的富集度更高，疏水性能更好。
　　(5)溫度將會對PS130-b-PODMA24-b-PFMA6與PS130-b-PBMA24-b-PFMA6澆鑄膜表面的去濕性產(chǎn)生重要影響。當薄膜溫度在25-35°之間，隨著溫度的升高，PODMA的結(jié)晶結(jié)構(gòu)將被破壞，PBMA也將從玻璃態(tài)向橡膠態(tài)轉(zhuǎn)變。因此聚合物分子的運動能力得到了增強。薄膜表面含氟鏈段的排列由于熵效應(yīng)的影響而趨于