摘 要

含氟丙烯酸酯聚合物因其优异的表面特性、耐候性及环境友好性而具有很高的实用价值，但生产成本高，粘结性能差，使其应用受到限制。从功能梯度材料概念出发，将含氟丙烯酸酯聚合物与丙烯酸酯共混，利用自分层技术，使共混乳液所成的膜一侧表面获得有机氟的优良的防水防污性能和化学稳定性，另一侧表面获得丙烯酸酯的优良的基材粘附性，而在膜的厚度方向上组分连续过渡，无任何不良宏观界面。这样降低了含氟丙烯酸酯的使用成本，拓宽了它的应用范围。而成膜基材与共混物之间的相互作用会对成膜过程产生一定的影响，研究其相互作用关系对共混乳液的设计和制备有着重要的意义。

本实验研究了基材对含氟丙烯酸酯共混膜的影响，选用了铝片、玻璃片、聚四氟乙烯作为成膜基材，将聚甲基丙烯酸六氟丁酯（PF₆MBA）与丙烯酸酯共聚物乳液（PMMA-co-BA）的等质量比共混乳液在三种基材上自然铺展成膜，并对所成的共混膜进行两种温度（120℃和180℃）下不同时间的退火处理，用接触角法测试了共混乳液在不同基材上室温成膜和经过退火后膜的表面能，用SEM-EDS测试膜断面的元素组成，研究了不同成膜基材对共混膜结构和表面性能的影响。结果表明基材的表面能越大，越有利于此类梯度的形成。

关键词：基材，含氟丙烯酸酯，共混膜

Abstract

Fluorinated acrylate polymer and has very high practical value because of its excellent surface properties, durability and environmental friendliness, but high production costs, poor performance bond, so its application is limited. From the concept of function gradient material, blending of fluorinated acrylate polymer with acrylate, using self layering technology, the side surface of the blend emulsion has excellent waterproof and anti fouling performance and chemical stability of organic fluorine, and the other side surface has the excellent film forming properties of the acrylic ester. In the direction of the thickness of the film component continuous transition, without any adverse macro interface. This reduces the cost of the use of fluorinated acrylate, and broaden its scope of application. The interaction between the film substrate and the blend will have a certain impact on the film forming process, and it is important to study the interaction between the membrane and the emulsion.

This experiment studied the base material of fluorine-containing acrylate blending membrane, the effect of selected aluminium, glass, PTFE as the film base material, get six fluorine butyl methacrylate (PF₆MBA) and acrylate copolymer emulsion (PMMA - co - BA) quality than blending emulsion on the three kinds of base material natural spread out into a membrane, and into the blend membrane were two temperature (120 ℃ and 180 ℃) under different time of annealing treatment, the contact Angle was employed to test the blending emulsion on the different substrate film at room temperature and the surface of the film after annealing can, using SEM-EDS in the cross section of the test membrane elements, and to study the different film base material effect on the properties of blend membrane structure and surface. The results show that the greater the surface energy of the substrate , the more conducive to the formation of the gradient.

Key words: base material, fluoroacrylate, Blending membrane

目录

第1章 绪论 1

1.1梯度材料 1

1.2梯度高分子材料 1

1.2.1梯度高分子材料的类型 1

1.2.2梯度高分子材料的制备 2

1.3高分子梯度材料的表征 3

1.4含氟丙烯酸酯 4

1.5研究的目的及意义 4

第2章 基材对含氟丙烯酸酯共混膜的影响 6

2.1前言 6

2.2实验部分 7

2.2.1实验原料及设备 7

2.2.2实验配方 7

2.2.3实验步骤 11

2.3实验分析 14

第三章 结论与展望 18

3.1结论 18

3.2展望 18

参考文献 19

致谢 20

第1章 绪论

1.1梯度材料

1984年日本学者新野正之、井敏雄和渡边龙等人，为了解决航空航天领域里热应力的问题，提出了梯度功能材料(FGM)这个新的概念^[1-2],并完美的解决了问题。FGM是一种全新的各组分并不均匀混合的新型优质复合材料，它内部各组分在某个方向上按一定的规律连续变化。这种材料可以混合多种物质使其在各自的方向上呈梯度变化，形成复杂的结构，也可以单纯的使用两种物质共混，使得表面和内部拥有结合完美的不同性能。例如应用在航空航天隔热层上的这一材料，与以往的均质复合材料相比较，其组分从金属到陶瓷的转变过程，无论是其成分还是微观的结构，都在向一个方向逐渐地改变，使材料的性能过度自然，使用时不产生内部损耗。因此，功能梯度材料的热力学及热弹性性能都在很大程度上优于大多数的均质复合材料^[3]。

1.2梯度高分子材料

高分子梯度材料是将多种不同的聚合物材料或聚合物与其他材料通过先进复合技术，使其结构、组成和性能沿着某一方向呈梯度变化的一类新型复合材料^[4]。从FGM的概念出发，将不同性能的聚合物材料或者聚合物与其它材料经过物理或化学手段使其以一定规律组成内部组成呈梯度结构的新材料，得到了一种新的梯度功能材料—高分子梯度材料^[5]，在医学器材、能源、电子等领域具有极其远大的应用前景。高分子梯度材料可以综合体系内不同聚合物的性能优点，而且内部组成结构变化平稳，可以解决由于由相容性引起的应力缺陷等问题。

1.2.1梯度高分子材料的类型

按照其组成的不同，一般都将高分子功能梯度材料分成以下四大类 ^[6]。共聚物型的高分子梯度材料，其微观结构是随着共聚反应的进行，所有的分子链都由于单体活性的变化或者其他因素的影响，使链上的某一种单体的组成逐渐增加或减少的变化，使得其含量沿着共聚物主链生长呈现出梯度结构，基本上克服了分子链间及单体间的相互作用力问题，解决了多相体系的相容性问题。

填充复合型高分子功能梯度材料通常是非高分子组分与高分子组分的复合体系^[7]。大都是通过一些特殊的技术流程，让填料在高分子材料中沿某个方向呈梯度填充，也就是使高分子材料获得呈梯度分布的孔隙率，从而使得所需的性能在材料内按要求呈梯度变化。另外就是高分子反渗透进经过特殊处理的无机材料的孔穴中，形成高分子组分呈梯度分布的功能性材料。这样填充得到的梯度材料的性能与其空隙的排布紧密相关，多用于一些金属构件和建筑的表面处理，是一种比较实用的材料。