摘 要

本文选用甲基丙烯酸六氟丁酯(F₆MBA)、丙烯酸六氟丁酯(F₆BA)、甲基丙烯酸甲酯(MMA)和丙烯酸丁酯(BA)为原料，制备出含氟丙烯酸酯聚合物乳液与不含氟丙烯酸酯共聚物乳液的共混乳液。将该乳液滴在玻璃基材上并在室温下成膜。将制备的共混乳胶膜在120℃和180℃下热处理0.5小时、1小时、2小时、6小时、12小时。研究了共混乳胶膜中含氟丙烯酸酯聚合物组分的T_g和热处理温度对共混乳胶膜结构的影响。

实验结果表明：高温下对共混乳胶膜进行热处理有利于其F-A表面氟含量的增加和F-G表面氟含量的减小。对于含氟组分比不含氟组分硬的共混体系，含氟组分的T_g较高，成膜时不能迁移，有利于共混乳胶膜热处理后形成沿厚度方向的氟含量梯度结构。两组分软硬差别小、链段运动能力相差不大的共混体系更容易在热处理后形成沿厚度方向的氟含量梯度结构。

关键词：含氟共混乳胶膜；玻璃化转变温度；梯度结构；热处理

Abstract

In this paper, the hexafluoro-butyl methacrylate, hexafluoroisopropyl acrylate, methyl methacrylate and butyl acrylate were selected as the raw materials, the preparation of the blend emulsion of a fluorine-containing acrylate polymer emulsion and non-fluorinated acrylate copolymer emulsion. And the emulsion was dropped onto a glass substrate to form a film at room temperature. The prepared blended latex film was heat treated at 120℃ and 180℃ for 0.5 hours, 1 hours, 2 hours, 6 hours and 12 hours. The effect of T_g on blend latex films of fluorine-containing acrylate polymer component of the blend and heat treatment temperature on the latex film structure were studied.

The experimental results showed that: Under high temperature, the heat treatment of blending latex film is beneficial to the increase of fluorine content on the surface of F-A and the decrease of fluorine content on the surface of F-G. For the blending system containing fluorine component, the T_g is higher than that of the non fluorine containing component, and can not migrate when the film is formed, which is advantageous to the structure of the fluorine content along the thickness direction after heat treatment. The two components of the blending system with little difference in hardness and softness, little difference in the movement ability of the chain segments are more easily formed in the heat treatment of the fluorine content gradient structure along the thickness direction.

Key Words：The fluorine-containing blend latex film; Glass transition temperature; Gradient

structure; Heat treatment

目录

摘 要 I

Abstract II

第1章 绪论 1

1.1高分子功能梯度材料 1

1.1.1高分子功能梯度材料的制备方法 1

1.1.2高分子功能梯度材料的表征 2

1.2含氟丙烯酸酯聚合物 2

1.2.1含氟丙烯酸酯聚合物的结构和性能 2

1.2.2 含氟丙烯酸酯聚合物的应用 3

1.3聚合物共混乳液的成膜 3

1.3.1聚合物共混乳液的成膜过程 3

1.3.2影响聚合物共混乳液梯度相结构的因素 4

1.4本课题研究目的与意义 4

第2章 实验部分 6

2.1所需原料与试剂 6

2.2聚合配方的计算 6

2.3乳液的制备、共混以及成膜 6

2.3.1乳液的制备 6

2.3.2乳液的共混 7

2.3.3共混乳液的成膜 8

2.4乳液及共混乳胶膜的表征 8

2.4.1光散射测试 9

2.4.2静滴接触角测试 9

2.4.3扫描电镜测试 9

2.4.4 AFM测试 9

第3章 结果分析与讨论 10

3.1乳液性质分析 10

3.2热处理温度和时间的影响 10

3.2.1表面能分析 10

3.2.2 SEM-EDS分析 13

3.3含氟组分T_g的影响 15

3.3.1表面能分析 15

3.3.2 SEM-EDS分析 17

3.3.3 AFM分析 20

第4章 结论与展望 22

参考文献 23

致 谢 25

第1章 绪论

1.1高分子功能梯度材料

功能梯度材料(简写为FGM)的概念最早是由日本学者于1987年提出来的，指在先进的材料复合技术的支持下，将两种或两种以上具有不同性能的材料制备成一种新型的复合材料，该材料在某特定方向上的组成和结构呈梯度变化，从而使得其性质与功能在该方向上也呈梯度变化，正是因为这个特点使得该复合材料同时具备了多种材料的优异性能而得到广大学者的重视^[1-3]。由功能梯度材料的概念出发，将聚合物材料与其他材料(不同的聚合物材料或非聚合物材料)运用材料复合技术可制备出高分子功能梯度材料(简写为PGM)，其在核能源、化学、医用材料等诸多领域都有着广阔的应用前景，同时由于其组成和结构的特殊性，使得其能解决高分子材料领域的诸多难题，如解决不相容的多组分高分子共混材料中由于界面所引起的应力缺陷的问题等^[4,5]。

1.1.1高分子功能梯度材料的制备方法