新型有机氟乳液合成、结构表征及其在氟碳涂料中应用论文

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1、PREPARATIoNANDSTRUCTURALCHARACTERIZATIONOFANoVELoRGANICFLUoRINEEMULSIoNANDITSAPPLICATIoNINFLUoRoCARBoNCo—姐INGAThesisSubmittedtoShaanxiUniversityofScienceandTechnologyinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringScienceByJiaojiaoNingSupervisor：Prof．QiufengAnMay20

2、13新型有机氟乳液的合成、结构表征及其在氟碳涂料中的应用摘要以过硫酸铵(APS)为引发剂，通过乳液聚合法以全氟烷基乙基丙烯酸酯(FA)、甲基丙烯酸十八醇酯(SMA)、丙烯酸羟丙酯(HPA)为原料，并以对氯甲基苯乙烯(CMS)、Y一甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH．570)作为功能改性单体进行共聚，合成了两种新型结构有机氯改性、有机氯／硅烷共改性的氟代聚丙烯酸酯树脂乳液(FSHC、FSHCK)，通过红外光谱(IR)、核磁共振氢谱(1H．NMR)、透射电镜(TEM)、纳米粒度仪及Zeta电位分析仪、x射线光电子能谱仪(XPS)等分析手段对两种乳液主组分的结构、乳胶粒形

3、貌、粒径分布、Zeta电位和膜表面的化学组成进行了表征与测定。然后，将两种乳液分别与纳米Ti02等复配，制备水性氟碳涂料，研究了涂料的有关性能及其影响因素。结果如下：(1)FSHC为乳白色带蓝色荧光乳液，具有良好的稳定性。乳液主组分的结构表征显示，各单体己被键合在一起。而且，FSHC乳胶粒呈球状，排列整齐，粒径分布均匀，其平均粒径为146．2nm，Zeta电位为．21．2mV。FSHC膜表面明显存在大量的F元素，说明含氟基团更易迁移至表面，发挥优异的防水性。而Cl元素更易在涂膜底层铺展，进而可以提高涂料的附着力。当FSHC乳液用量为609，纳米Ti02用量为209，固

4、化温度为70℃、时间为lh，CMS用量为2．53％时，FSHC乳液与纳米Ti02等制备的氟碳涂料，其附着力、硬度、耐水性等都获得了令人满意的效果。且疏水效果最好，水在涂层表面的接触角可达128．50，涂层表面的吸水率为3．5％。(2)FSHCK为乳白色带蓝色荧光的乳液，具有良好的稳定性。FSHCK乳液的结构表征显示，各单体已被键合在一起。FSHCK乳液的微观形貌较好，排列较整齐、紧凑，其粒径分布较集中，平均粒径为112nm，乳胶粒带负电，平均Zeta电位为一23．5mV。FSHCK乳液膜表面明显存在大量的F元素，这样含氟链段在材料表面富集而使其表面能降低，赋予基质理想

5、的疏水疏油性。而Cl元素更易在涂膜底层铺展，以增强涂膜的粘附力，提高涂料的附着力。由于Si元素含量很少，XPS谱图出峰不明显。当FSHCK乳液用量为55％，纳米Ti02用量为20％，热处理温度为70℃，时间为lh，KH．570用量为3．19％时，涂层的疏水性能最好，水在涂层表面的静态接触角可达1350，涂层表面的吸水率为3．3％。FSHCK氟碳涂料的各方面性能优异，如附着力、硬度、柔韧性、耐冲击性、耐水性、耐酸碱性及耐沾污性等均达到了行业标准，有极大的应用价值。FSHCK乳液／纳米Ti02涂层的表面存在疏水性物质FSHCK薄膜和二元微／纳米粗糙结构，二者相结合便产生了

6、“荷叶效应”，有较大的静态接触角，具有优异的防水性。关键词：含氟丙烯酸酯聚合物，氟代聚丙烯酸酯，有机氟乳液，氟碳涂料，疏水性PREPARATIoNANDSTRUCTURALCHARACTERIZATIoNoFANoVELoRGANICFLUoRINEEMULSIoNANDITSAPPLICATIoNINFLUoRoCARBoNCoATINGABSTRACTTwonewstructureorganochlorlnemodifiedandorganochlorlne／silanemodifiedfluorinatedpolyacrylateemulsions(FSHC、F

7、SHCK)werepreparedbyemulsioncopolymerizationofpernuoroalkylethylacrylate(FA)，octadecylmethacrylate(SMA)，2-hydroxypropylacrylate(HPA)and4一Chloromethylstyrene(CMS)，3一(methylacryloxyl)propyltrimethoxysilane(KH一570)asmodifiedmonomers，inthepresenceof(NH4)25208(APS)asinitiator．Andthec