聚乙烯醇的氟化疏水改性及性能研究.pdf

1、聚乙烯醇(PVA)是一種重要的化工原料，由于其優(yōu)良的成膜性、無毒性、熱化學穩(wěn)定性等優(yōu)點而被廣泛應用于各種功能性膜材料。聚乙烯醇側鏈含有大量親水性羥基，使其表現出超強的親水的性質，如吸濕性大、耐水性差等缺點，在一定程度上限值了其應用，因此對聚乙烯醇的疏水改性研究也引起了關注。
　　本課題以PVA為基體材料，分別通過微波輔助合成法引發(fā)含氟丙烯酸單體進行側鏈接枝聚合和含氟硅烷偶聯劑水解接枝并復合二氧化硅(SiO2)兩種不同的氟化方法來對

2、PVA進行疏水改性。采用含氟有機化合物對PVA進行改性是因為有機氟含有更多的氟原子且氟的原子半徑小電負性大、形成的C-F鍵短、鍵能高，因而低的表面能可降低材料的親水性。
　　微波輔助合成法引發(fā)含氟丙烯酸單體對PVA進行側鏈接枝聚合是利用微波這種高效、省時、加熱均勻的清潔能源作為驅動力，以過硫酸鉀作為引發(fā)劑，在PVA側鏈生成自由基進而引發(fā)甲基丙烯酸十二氟庚酯(DFMA)的雙鍵鏈增長，進行側鏈自由基聚合，將含氟的低表面能物質接枝到PV

3、A上，制備具有疏水性能的接枝聚合物(PVAF)。傅立葉紅外、固體核磁及XRD對接枝聚合物的化學組成及分子結構分析表明DFMA在微波輻照下雙鍵引發(fā)得以聚合，氟原子被引入到PVA側鏈上；熱重分析研究了接枝聚合物的熱分解狀況，結果顯示側鏈接枝DFMA有助于提高PVA的穩(wěn)定性，且隨著DFMA含量的增大，接枝聚合物的穩(wěn)定性逐漸升高；利用吸水性實驗研究了接枝聚合物的疏水性，結果表明含氟物質引入越多PVA的疏水效果越好。
　　但由于微波法合成的

4、氟化接枝聚合物PVAF為固體，且側鏈氟原子過多致使PVAF不易溶解，難于后處理及成膜進行接觸角測量。所以為了制備以PVA為基體的超疏水薄膜，本論文在第二個研究體系里將PVA/SiO2旋涂在玻璃表面后，再將復合膜經含氟硅烷偶聯劑十七氟癸基三甲氧基硅烷(C13H13F17O3Si，FAS)進行水解接枝，制備具有粗糙表面的含氟超疏水薄膜。研究了PVA與SiO2復合的比例及FAS修飾對薄膜疏水性的影響。用傅里葉紅外光譜、X射線能譜對超疏水表面進

5、行了結構分析和形貌表征，研究表明所制備的超疏水薄膜的表面成功自組裝了氟硅烷，由于氟元素在薄膜表面富集，F含量在薄膜表面高達41.57％；通過掃描電子顯微鏡可以知道該薄膜表面有很多大小相近的球狀凸起，粒徑約在30-50 nm之間，形成了微納米粗糙結構；用接觸角測量儀觀察了水滴在薄膜表面的潤濕性，結果顯示當PVA/SiO2為1:5時，氟化PVA/SiO2薄膜表面具有較好的超疏水功能，靜態(tài)接觸角可達151.24°，滾動角約為4°。這主要是薄膜