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《退火处理对电纺膜表面润湿性能、形貌及组成的影响》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、退火处理对电纺膜表面润湿性能、形貌及组成的影响0、引言聚有机硅氧烷是一种有着特殊硅氧结构的高分子聚合物,主链是Si原子和O原子不断重复交替排列的结构。如果在有机硅氧烷中引入含氟基团,即含氟硅氧烷,如聚[甲基(3,3,3-三氟丙基)硅氧烷](PMTFPS),由于氟基团的引入,PMTFPS不仅具备有机硅的一些特性,如较低的玻璃化转变温度,表面能低等,而且能够表现出有机氟的优异性能,使得PMTFPS表现出有机硅所不具有的性能。含氟硅氧烷与乙烯基单体共聚后,由于氟基团的引入,能够赋予共聚物独特的物理化学性质,尤其是表面润湿性能。因为氟硅是典型的低表面能物质
2、,它在与其他有机高分子形成的共聚物中存在向表面富集的倾向。固体表面的浸润性能在许多领域发挥着重要作用,是固体表面的重要特征之一。这种性能主要取决于表面自由能或化学组成和表面的粗糙度。当前,理想的超疏水表面不仅应具备高接触角,而且应具备较小的接触角滞后,其拒水性、防污性和自清洁性也引起广泛关注。此外,获得特殊表面浸润性的另一个重要因素是表面微观结构,因此微纳米结构的构筑是调控表面浸润性的重要手段。静电纺丝是利用高压静电力制备微纳米纤维或粒子的方法,也是构筑表面粗糙度和超疏水表面的一个简单、有效方法。早在20世纪40年代,许多学者已经开始研究有机硅高分
3、子特别是含氟硅氧烷的表面性质。GrangeJD等研究了硅基底表面的水合作用对有机硅烷在表面生长的影响,用傅里叶变换红外光谱仪和椭圆光度仪对十八烷基三氯硅烷自组装单分子层进行了研究。另外,FadeevAY等通过结合气相反应和液相反应的方法在二氧化硅上制备了不同表面性质的涂层。聚硅氧烷等高分子在固体表面性质(特别是浸润性方面)有很大的发展空间和应用前景,引起学术界广泛的关注和认可。本文通过St的ATRP反应合成PMTFPS-b-PS,利用PMTFPS-b-PS共聚物静电纺丝,来制备含氟硅嵌段共聚物电纺膜,并对合成的嵌段共聚物PMTFPS-b-PS结构和
4、组成进行表征,还重点探讨退火处理对电纺膜表面润湿性能、表面形貌及表面组成的影响。1、试验1.1实验材料与仪器实验材料:1,3,5-三甲基-1,3,5-三(3′,3′,3′-三氟丙基)环三硅氧烷(F3,99%,上海3F公司),正丁基锂(99%,2.4M(Hexane),Sigma-Aldrich公司),苯乙烯(分析纯,上海凌峰化学试剂有限公司),溴化亚铜(分析纯,华东医药股份有限公司),五甲基二亚乙基三胺(PMDETA,分析纯,Sigma-Aldrich公司),N,N-二甲基甲酰胺(分析纯,天津市永大化学试剂有限公司),四氢呋喃、甲酰胺、环己酮(分析
5、纯,杭州双林化工试剂有限公司),二碘甲烷(分析纯,Sigma-Aldrich公司),对苯二酚(分析纯,天津市科密欧化学试剂有限公司),甘油(分析纯,天津市永大化学试剂有限公司)。实验仪器:BrukerAvance400MHz核磁共振仪(瑞士Bruker公司),Waters1525/2414型凝胶渗透色谱仪(美国Waters公司),ES50P-10W/DDPM高压电源(美国GAMMA),WZS-50F6微量注射泵(浙江史密斯医学仪器有限公司),AR-160除湿机(杭州多乐信电器有限公司),DSA20型接触角测量仪(德国瑞士万通公司),K-Alpha型
6、X射线光电子能谱仪(美国ThermoFisherScientific公司),UL-TRA55场发射扫描电镜(德国ZEISS)。1.2试验方法1.2.1含氟硅嵌段共聚物PMTFPS-b-PS的合成含氟硅嵌段共聚物PMTFPS-b-PS的合成参考了本课题组已有的工作。首先,将反应的聚合瓶抽高真空2h,然后在氮气保护下进行F3的阴离子开环聚合,合成含端硅氢的氟硅大分子PMTFPS-H,然后经过Si-H加成、酯化反应后得到大分子ATRP引发剂PMTFPS-Br,最后在CuBr/PMDE-TA催化体系的作用下进行St的ATRP反应,得到分子结构可控的PMTF
7、PS-b-PS嵌段共聚物。其中,PMTFPS-H引发St的ATRP反应过程如图1所示。1.2.2PMTFPS-b-PS电纺膜的制备首先以DMF和THF为溶剂配制所需PMTFPS-b-PS共聚物纺丝溶液,调节适当电压15kV、纺丝距离(如15cm),微量注射泵流速0.6mL/h进样,注射器针头与高压电源正极相连,接收装置与电源负极相连并接地,随后进行静电纺丝,得到不同的电纺纤维膜,然后分成两组:一组120℃真空烘燥退火处理,另一组未退火作对比样,进行相关性能测试。1.3性能测试及表征a)核磁共振氢谱(1H-NMR)测试:采用瑞士BrukerAvanc
8、e400MHz核磁共振波谱仪,CDCl3作为溶剂(质量分数5%)测定两嵌段共聚物的结构。b)凝胶渗透色谱(GPC)测试:采
