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(wú)毒性、熱化學(xué)穩(wěn)定性等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用于各種功能性膜材料。聚乙烯醇側(cè)鏈含有大量親水性羥基，使其表現(xiàn)出超強(qiáng)的親水的性質(zhì)，如吸濕性大、耐水性差等缺點(diǎn)，在一定程度上限值了其應(yīng)用，因此對(duì)聚乙烯醇的疏水改性研究也引起了關(guān)注。
　　本課題以PVA為基體材料，分別通過(guò)微波輔助合成法引發(fā)含氟丙烯酸單體進(jìn)行側(cè)鏈接枝聚合和含氟硅烷偶聯(lián)劑水解接枝并復(fù)合二氧化硅(SiO2)兩種不同的氟化方法來(lái)對(duì)

2、PVA進(jìn)行疏水改性。采用含氟有機(jī)化合物對(duì)PVA進(jìn)行改性是因?yàn)橛袡C(jī)氟含有更多的氟原子且氟的原子半徑小電負(fù)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(duì)PVA進(jìn)行側(cè)鏈接枝聚合是利用微波這種高效、省時(shí)、加熱均勻的清潔能源作為驅(qū)動(dòng)力，以過(guò)硫酸鉀作為引發(fā)劑，在PVA側(cè)鏈生成自由基進(jìn)而引發(fā)甲基丙烯酸十二氟庚酯(DFMA)的雙鍵鏈增長(zhǎng)，進(jìn)行側(cè)鏈自由基聚合，將含氟的低表面能物質(zhì)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(duì)接枝聚合物的化學(xué)組成及分子結(jié)構(gòu)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(cè)鏈上；熱重分析研究了接枝聚合物的熱分解狀況，結(jié)果顯示側(cè)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(shí)驗(yàn)研究了接枝聚合物的疏水性，結(jié)果表明含氟物質(zhì)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(cè)鏈氟原子過(guò)多致使PVAF不易溶解，難于后處理及成膜進(jìn)行接觸角測(cè)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(gè)研究體系里將PVA/SiO2旋涂在玻璃表面后，再將復(fù)合膜經(jīng)含氟硅烷偶聯(lián)劑十七氟癸基三甲氧基硅烷(C13H13F17O3Si，F(xiàn)AS)進(jìn)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(fù)合的比例及FAS修飾對(duì)薄膜疏水性的影響。用傅里葉紅外光譜、X射線能譜對(duì)超疏水表面進(jìn)

5、行了結(jié)構(gòu)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(xiàn)含量在薄膜表面高達(dá)41.57％；通過(guò)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(jié)構(gòu)；用接觸角測(cè)量?jī)x觀察了水滴在薄膜表面的潤(rùn)濕性，結(jié)果顯示當(dāng)PVA/SiO2為1:5時(shí)，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(dá)151.24°，滾動(dòng)角約為4°。這主要是薄膜