氟改性聚氨酯基复合疏水性涂料的制备及性能研究

论文摘要

低表面能疏水涂料无论在实际应用中还是在科学研究领域都受到了广泛的关注,通过在聚氨酯中引入低表面能的材料既可较好地保留聚氨酯材料优良的物理化学性能又可以有效地降低材料的表面能以满足涂料疏水性要求。用来对聚氨酯进行改性的低表面能材料主要有氟类化合物和硅烷类。其中氟烷基丙烯酸单体能在温和的条件下与丙烯酸类单体共聚合,且单体中的氟烷基链具有较低的表面能,因此用氟烷基对材料进行改性是目前研究的热点。本文用ZY-1与HDI三聚体制备了氟化聚氨酯预聚体。并通过自由基溶液聚合的方法制备了一系列氟烷基改性的丙烯酸树脂,并通过红外光谱检测确定氟烷基单体引入丙烯酸树脂体系,在此基础上采用原位聚合的方法制备了纳米SiO2改性的氟化丙烯酸树脂。以合成的氟化丙烯酸树脂为原料,制备了一系列的改性聚氨酯薄膜。通过接触角的测量、吸水率的测定、透光性及XPS测定对材料的疏水性、耐水性、透光性及表面组成进行研究。结果表明,通过引入氟烷基可以改善涂料的疏水性能;氟化聚氨酯膜的疏水性主要来自氟元素在材料表面的富集。此外,对材料的介电性能进行了检测,结果表明,随着频率的升高,介电常数和介电损耗的正切值都呈急剧下降趋势,至一定频率后,则趋于稳定。氟原子的引入可以降低材料的介电常数和介电损耗。通过不同羟基含量氟改性聚氨酯材料的介电常数及介电损耗的正切值的检测,证实了氟化聚氨酯膜的介电性能与其内部网络交联程度有关,交联程度大的网络,因其极化困难,表现出较低的介电常数和介电损耗正切值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 课题来源
• 1.3 聚氨酯涂料的研究现状
• 1.3.1 氟改性聚氨酯涂料的研究现状
• 1.3.2 有机硅改性聚氨酯涂料的研究现状
• 1.3.3 纳米颗粒改性聚氨酯涂料的研究现状
• 1.3.4 有机硅-氟改性聚氨酯的研究现状
• 1.4 含氟聚合物疏水涂料的研究现状
• 1.5 主要研究内容
• 第2章 实验材料和实验方法
• 2.1 实验药品与仪器
• 2.1.1 实验所需药品
• 2.1.2 实验所需仪器及设备
• 2.2 实验过程
• 2.2.1 氟化聚氨酯预聚体的制备
• 2.2.2 氟化丙烯酸酯的合成
• 2.2.3 纳米改性氟化丙烯酸酯的合成
• 2.2.4 氟化丙烯酸聚氨酯膜的制备
• 2.3 材料表征及测试方法
• 2.3.1 氟化丙烯酸树脂及氟化聚氨酯膜的红外表征
• 2.3.2 表面化学成分及含量的测试
• 2.3.3 接触角的测定
• 2.3.4 吸水率的测定
• 2.3.5 透光性的测定
• 2.3.6 介电性能的测定
• 2.4 本章小结
• 第3章 氟化丙烯酸聚氨酯的表征
• 3.1 氟化丙烯酸树脂的红外表征
• 3.2 氟化丙烯酸聚氨酯膜的红外表征
• 3.3 氟化丙烯酸聚氨酯膜的表面成分及含量
• 3.4 本章小结
• 第4章 氟化聚氨酯膜的性能检测
• 4.1 前言
• 4.2 接触角的检测结果及分析
• 4.2.1 市售氟碳树脂制备的聚氨酯膜的接触角检测及分析
• 4.2.2 全合成氟化丙烯酸聚氨酯膜的接触角检测及分析
• 4.3 吸水率的检测结果及分析
• 4.4 透光性的检测结果及分析
• 4.5 介电性能的检测及分析
• 4.5.1 不同氟单体含量的氟改性聚氨酯膜介电性能检测结果
• 4.5.2 不同羟基含量的氟化丙烯酸聚氨酯膜介电性能检测结果
• 2 改性氟化丙烯酸聚氨酯膜的介电性能检测结果及分析'>4.5.3 纳米SiO₂改性氟化丙烯酸聚氨酯膜的介电性能检测结果及分析
• 4.5.4 全合成氟碳单体与市售产品制备的聚氨酯膜的介电性能的检测
• 4.6 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢