含氟乳液共混聚甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸丁酯-六氟丁酯共混膜的制備與性能

含氟乳液共混聚甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸丁酯-六氟丁酯共混膜的制備與性能

氟丙酸聚合物具有良好的抗水性、抗油性和抗污染性，廣泛應用于織物、紙張、皮革、涂料等領域。有關報道證明乳液共混法可以有效解決上述問題1實驗部分1.1實驗原材料甲基丙烯酸甲酯(MMA),CP,上海強順化學試劑;丙烯酸丁酯(BA),AR,天津科密歐化學試劑;甲基丙烯酸六氟丁酯(F1.2乳液制備參照相關專利1.3膜的x射線能譜分析采用ZetaSizerNono-S(MalvernInstrumentCo,.UK)測試室溫乳液的粒徑及粒徑分布;采用原子力顯微鏡AFM(NanoScope?V,Germanybruke)測試膜的高度圖和相位圖;用掃描X射線能譜分析SEM-EDS(JEOL-7100F,Japan)以面掃描模式收集膜表面各元素信號信息;采用JC2000C靜態(tài)接觸角儀POWEREACH?(上海中晨)測定了乳液對水和二碘甲烷的靜態(tài)接觸角,利用Fokes方程計算膜的表面自由能。2結果與討論2.1玻璃面乳化劑的篩選結果采用AFM測試了室溫共混膜S1-S3,得到共混膜空氣面和玻璃面的相位圖。相位圖中亮區(qū)即軟的不含氟相,暗區(qū)即硬的含氟相。a和c圖中,暗區(qū)較多,說明S1和S2空氣面主要是含氟組分;e圖中,亮區(qū)較多,說明S3空氣面主要為不含氟組分。b圖中,亮區(qū)較多,說明S1玻璃面主要為不含氟組分;d圖中,基本全部為亮區(qū),說明S2玻璃面基本全部為不含氟組分;f圖中,暗區(qū)較多,說明S3玻璃面主要為含氟組分。室溫成膜初期,隨水分揮發(fā),含氟組分和不含氟組分同時運動至空氣面;后期不含氟乳膠粒子擠壓變形融合,向表面能大的玻璃面遷移,含氟組分(Tg約53℃)以乳膠粒的形式保持在原來位置,使空氣面主要是含氟組分。玻璃為極性基材,容易吸附S1乳液中的H采用SEM-EDS對樣品膜表面掃描,得到室溫樣品膜中各元素的含量。然后用樣品膜中乳化劑中的特征元素信號數(shù)/樣品中所有元素信號數(shù)表征乳化劑在膜表面的分布情況。結果如表1。由于S2中無特征元素,沒有對其做SEM-EDS分析。成膜時與玻璃基材直接作用的是乳膠粒,乳膠粒外面包裹著乳化劑。如果知道室溫成膜乳化劑在玻璃基材上的分布情況就可間接推測乳膠粒的分布情況,SEM-EDS測得膜空氣面和玻璃面乳化劑中特征元素的含量就可表征乳化劑的分布。表1可以看出,S1玻璃面乳化劑含量遠大于空氣面含量,即玻璃面主要吸附陰離子乳化劑;S3空氣面和玻璃面乳化劑中特征元素相等,且玻璃面乳化劑對應的反離子含量較多,即玻璃面陽離子乳化劑的吸附能力不強。進一步證明玻璃面S1主要富集不含氟組分,S3主要富集含氟組分。AFM和SEM-EDS數(shù)據(jù)推測,不含氟組分乳化劑為陰離子或者非離子時,空氣面主要為含氟組分,玻璃面主要為不含氟組分;不含氟組分乳化劑為陽離子時,表面結構相反。2.2玻璃面表面能采用接觸角儀測得室溫乳膠膜1-4和共混乳膠膜S1-S3對H膜的表面能與表面成分和結構有關。表2中,S1-S3Ra差異不大,表面結構對表面能的影響可忽略。共混膜表面能反映的是膜表面成分構成,即含氟組分、不含氟組分及乳化劑。比較不含氟乳膠膜1-3:乳膠膜1-3對CH比較共混乳膠膜S1-S3,空氣面表面能:S3>43.6mN/m>S1>S2>22.6mN/m;玻璃面表面能:S3>43.6mN/m>38.5mN/m≈S1≈S2。S3空氣面表面能大于純不含氟組分的表面能,說明空氣面主要是不含氟組分(與AFM結果)相同且有乳化劑的富集;玻璃面表面能大于不含氟組分表面能,但AFM結果顯示玻璃面主要為含氟組分,說明玻璃面可能有大量乳化劑富集。S1空氣面表面能介于含氟組分與不含氟組分之間,但AFM結果顯示空氣面主要是含氟組分,說明空氣面可能有部分乳化劑富集;玻璃面表面能基本等于純不含氟組分表面能,說明玻璃面主要為不含氟組分。S2空氣面表面能接近含氟組分表面能,說明空氣面主要為含氟組分,且乳化劑富集不明顯;玻璃面表面能接近不含氟組分表面能,說明玻璃面主要為不含氟組分。S1空氣面表面能大于S2,可能是因為SDS為直鏈型分子,運動能力強,容易遷移和富集。根據(jù)表面能數(shù)據(jù)得知:不含氟組分乳化劑為非離子時,乳化劑富集不明顯,得到的共混膜空氣面主要為含氟組分,玻璃面主要為不含氟組分,膜表面憎水憎油性最好;不含氟組分乳化劑陰離子時,乳化劑有少量富集,得到的共混膜空氣面主要為含氟組分,玻璃面主要為不含氟組分,膜表面憎水憎油性處于中間;不含氟組分乳化劑為陽離子時,乳化劑存在大量富集,膜表面憎水憎油性最差。3氟乳液乳化劑乳化劑對共混乳