论文部分内容阅读
含氟聚合物具有非常独特的表面性质，如疏水疏油性等，具有非常广阔的应用前景。含氟聚合物优异表面性能来自于含氟组分在表面的富集，以及它们在表面形成的结构。然而由于材料表面具有环境响应性，限制了含氟聚合物材料在极性环境下的长期使用。目前，主要通过加大含氟单体的量，来提高含氟聚合物的表面性质。但是这样增加了成本，不利于资源的有效利用。因此，如何通过非氟共聚组分来提高含氟聚合物表面性质能是将是一个重要的研究方向。
本论文以甲基丙烯酸酯(甲基丙烯酸丁酯BMA、甲基丙烯酸十八酯ODMA)与甲基丙烯酸-2-全氟辛基乙酯(FMA)的嵌段共聚物为研究对象，利用接触角测试、X-射线光电子能谱(XPS)、原子力显微镜(AFM)、X-射线衍射(XRD)、动态光散射(DLS)、表面张力、和频振动光谱(SFG)等表征手段，研究了嵌段共聚物非氟化段链长、共聚非氟单体的化学结构在聚合物溶液固化时表面结构形成的影响因素。并在此基础上通过共聚单体化学结构的变化构造更加稳定的低表面能疏水表面。
研究结果表明，含氟嵌段共聚物中非氟化段链长对共聚物表面性能影响较大。无论对于氟化二嵌段共聚物(PBMA-b-PFMA)和氟化三嵌段共聚物(PFMA-b-PBMA-b-PFMA)，在含氟段相同的情况下，非氟化段PBMA长有利于含氟组分向表面的离析和富集，并且全氟烷基侧链更能自组装形成紧密有序堆积结构，其表面具备更好的环境稳定性。而PBMA段较短的氟化嵌段共聚物全氟烷基侧链的有序性相对较低，表现出较差的环境稳定性。
研究发现，在共聚物组成相同的情况下，含氟段在两端时的氟化三嵌段共聚物相比于含氟段只在一端的氟化二嵌段共聚物在成膜过程中含氟组分更容易向表面富集，更容易形成有序堆积的结构，表现出更优越的表面性能。
研究发现非氟段具有长侧链结构的氟化甲基丙烯酸酯嵌段共聚物(PODMA-b-PFMA)能够自组装形成较高疏水疏油性表面。对水和对石蜡油的接触角高达128.7°和103.4°，其表面具备与氟烷基在理想表面紧密有序堆积同样优异的疏水疏油效果。PODMA烷基侧链易结晶诱导全氟烷基侧链自组装形成丰富的有序结构一单层、双层和六角堆积结构并能够与PODMA烷基侧链形成共晶。同时PODMA在本体的结晶限制了表面的环境响应性，使得共聚物具备良好的抗极性环境表面重构能力。