含氟嵌段物制涂膜应用 含氟嵌段物制涂膜应用 含氟嵌段物制涂膜应用 精品源自化学科
1引言 2实验部分 2.2产品的制备过程
2.2.1大分子引发剂P(MMA-HEMA-BMA)-Br的制备将一定量的CuCl、bpy和部分环己酮加入到100mL反应瓶中,密封反应瓶,并抽真空、充氮气,反复三次。然后用注射器加入一定量的MMA、HEMA、BMA和剩下的环己酮,加入引发剂EPN-Br,密闭体系,液氮冷冻-解冻-抽真空反复三次,最后冲入氮气保护,加热至110℃,电磁搅拌,反应8h。
停止反应后,冰盐浴冷却至室温终止反应。将产物溶解在四氢呋喃,中性氧化铝层析柱除去催化剂等杂质后,在甲醇/水(1/1,v/v)混合溶剂中沉淀,将沉淀物在40℃真空干燥至恒重,得白色产物。
2.2.3胶束溶液的制备将制得的含氟嵌段共聚物分别溶于THF、DMF、二甲苯、甲苯、乙酸乙酯、F1
1
3、TFPE等不同的溶剂中,配成10?6~10?2g?mL?1的溶液,经超声分散后得到胶束溶液。2.2.4涂膜的制备按照GB1727-1992标准制板,将制备好的嵌段共聚物溶入选择性溶剂再与固化剂N3300混合制得乳液,然后将该乳液涂到处理好的马口铁上,将涂膜厚度控制在30μm左右,放置30min后放入烘箱,80℃烘2h后冷却至室温测其性能。
3结果与讨论 3.2溶剂对含氟嵌段共聚物自组装形态的影响本实验选择了F1
1
3、二甲苯、甲苯和乙酸乙酯(因THF腐蚀铜网,没有进行TEM研究)四种不同的选择性溶剂分别将嵌段共聚物P(MMA-HEMA-BMA)-b-PFMA配制成10?2g?mL?1的胶束溶液,通过TEM考察其胶束形态,并分析胶束粒径大小,结果见图3和表1。根据TEM照片(图
3),结合相关文献[9,10],作者认为嵌段共聚物在溶剂F1
1
3、二甲苯、甲苯、乙酸乙酯中形成了具有核壳结构的胶束。这是因为聚合物两嵌段极性相差很大,在选择性溶剂中的溶解性也不同,溶解性较差的链段形成了核结构,溶解性较好的链段形成了壳层[11]。
在F113溶剂中,壳是PFMA链段,核是P(MMA-HEMA-BMA)链段,而在其它几种溶剂中壳是P(MMA-HEMA-BMA)链段,核是PFMA链段。由图3和表1还可知,在F113中形成的胶束粒径较大,粒径分布均匀。
在二甲苯、甲苯、乙酸乙酯中形成的胶束粒径较小,粒径分布不均匀。这是因为嵌段共聚物中PFMA链段和P(MMA-HEMA-BMA)链段的长短不同及其在不同选择性溶剂中聚集度也不同,导致嵌段共聚物在不同的选择性溶剂形成的胶束粒径大小不同。
研究发现,本实验中共聚物在选择性溶剂中的聚集度是决定胶束粒径大小的主要因素[12]。虽然在F113中形成长链段P(MMA-HEMA-BMA)为核,短链段PFMA为壳的胶束,但在F113不良溶剂中该嵌段共聚物的的聚集度较大,所以形成的胶束粒径较大;而在二甲苯、甲苯、乙酸乙酯中共聚物的聚集度较小,所以形成的胶束粒径较小[12]。
3.4涂膜表面元素分析将含氟嵌段共聚物溶解在TFPE溶剂中,涂膜后用X-射线光电子能谱技术(XPS)来分析样品表面10nm深度的元素组成,结果如图5所示。从图5中可知,含氟嵌段共聚物表面含有氟元素、碳元素和氧元素,在XPS图谱中分别对应着6
8
8、284和531eV。在高分辨率C1s谱图中,2
9
4、291.
5、288.
5、286.5和285eV分别为连接在碳元素上的-CF
3、-CF
2、-C=O、-COC=O和-CHn(n=1~
3)[14]。氟元素定量分析研究发现,涂膜表面的氟元素含量为62.05%,大于本体系中的理论氟含量17.4%,表明氟组分在表面富集[15]。