全氟聚醚基表面涂覆剂的制备及性能研究

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表面涂覆剂是现代社会制造业中不可或缺的工业品,通过设计不同的化学结构、改变其物理特性以及应用在不同基材表面的涂层,使现代化表面涂覆剂产业得到飞速发展。疏水涂层即表面涂覆剂应用在光滑整洁的基材表面且涂层的静态水接触角θ达到90°以上。疏水涂层具有防水、化学稳定性、抗老化、耐热性和良好的透光率。因为全氟聚醚分子中仅有C、F和O三种元素,具有优秀的化学惰性、热稳定性和低表面能,从而成为表面涂覆剂合成与制备的优秀的原材料之一。以Mn=6000和3300的K型全氟聚醚羧酸、二烯丙基胺、双[3-(三甲氧基甲硅烷基)丙基]胺、三氯硅烷、二氯一甲基硅烷和一氯二甲基硅烷为合成原料,制备得到了6种不同分子相对质量和不同Si-N键含量的K型全氟聚醚硅氮烷(K3300/6000-PFPE Silazane),采用红外、核磁共振和XPS测试方法进行结构表征。6种涂层中综合性能优异的是由K6000-PFPE Silazane Si-N(4)制备的,水接触角为118.6±0.5°;在1000g外力作用下钢丝绒2000次往复摩擦后,水接触角降至97.7±0.5°,耐摩擦性能在6种全氟聚醚硅氮烷涂覆剂中最佳;通过UV分光光度计表征,其涂层的光透过率为90.99%。耐久性、稳定性和抗紫外老化性测试结果表明:全氟聚醚硅氮烷表面涂覆剂具有优异的热稳定性、耐酸性与耐盐性,出色的耐久性,以及不佳的耐碱性。以Mn=3300的K型全氟聚醚羧酸、二烯丙基胺、3-巯丙基三甲氧基硅烷和3-巯丙基三乙氧基硅烷为合成原料,分别制备了K3300-PFPE巯基三甲氧基硅烷和巯基三乙氧基硅烷,采用红外和XPS来进行结构表征。活性基团为三甲氧基和三乙氧基的的涂层水接触角分别为118.2±0.5°和118.9±0.5°;在承受钢丝绒800次反复摩擦后,两者的水接触角降为83.3±0.5°和81.6±0.5°,耐摩擦性能均不佳且失去疏水效果;耐久性、稳定性和抗紫外老化性测试结果表明:全氟聚醚巯基硅烷表面涂覆剂具有优异的热稳定性、耐酸耐盐性,出色的耐久性以及抗紫外老化性能。以Mn=6000的K型全氟聚醚羧酸、二烯丙基胺和三氯硅烷为原料,制备得到了全氟聚醚三甲氧基硅烷,采用红外进行结构表征。其涂层表面水接触角为115.7±0.5°;承受钢丝绒1000次反复摩擦后,水接触角降至91.5±0.5°;在常温环境中静置长达6个月后水接触角约降低了1.3°;光透过率、稳定性和抗紫外老化性测试结果表明:全氟聚醚三甲氧基硅烷表面涂覆剂具有优异的热稳定性、耐酸耐盐性和抗紫外老化性能。选取了3个体系中疏水效果最佳的全氟聚醚基表面涂覆剂应用在PET膜、不锈钢片和无纺布基材上。结果表明全氟聚醚基表面涂覆剂制备的涂层在这三种基材表面上的水接触角很高,依旧保持了优秀的疏水性能。
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