含氟类表面改性剂的合成及其环氧树脂复合物的研究

摘要

针对目前普通树脂的阻燃性差和不耐候等缺点，以及涂料工业中普遍存在的不耐候、光老化严重的情况，结合含氟化合物具有的低表面活性、高耐热性、高化学稳定性等其他材料不可比拟的优势，本文选取了三种全氟表面活性剂分别与硅烷偶联剂、烷基烯酮二聚体和二胺、二酐等原料通过溶液反应的形式，合成了四种含氟表面改性剂(全氟磺酰酮酸酯表面改性剂(A)、全氟辛基磺酰胺改性聚酰亚胺表面改性剂(B)、全氟正奎醇改性聚酰亚胺表面改性剂(C)、全氟磺酰氨基硅烷表面改性剂(D))。通过对合成产物进行FT-IR光谱分析和各项测试及表征，探讨了反应机理，确定了最佳合成工艺条件，并对产物的疏水性能，溶解性能，熔点等物化性质进行了分析和讨论。结果表明，四种含氟表面改性剂均具有优异的疏水性及良好的溶解性能。 以环氧树脂作为改性基体，与合成的四种含氟表面改性剂(A、B、C、D)进行复合，制得不同种类和含量的含氟表面改性剂/环氧树脂复合物。通过测试复合物的表面疏水性能和3000h人工紫外老化前后的失光率等评价含氟表面改性剂的改性效果，并探讨了环氧树脂老化和含氟表面改性剂的抗老化机理。通过测试复合物的各项力学性能，讨论了含氟表面改性剂在赋予材料表面优异性能时对基体性能的影响。结果表明，合成的四种含氟表面改性剂能赋予环氧树脂表面优异的疏水性能和抗光老化性能，并且基体力学性能不受影响。 本论文设计与合成出的四种新型含氟表面改性剂(A、B、C、D)，由于具有全氟碳链作为表面改性剂的牵引端头而引导表面改性剂向表面迁移扩散并在聚合物表面富集，提高了表面改性剂的使用效率。以环氧树脂为例，在聚合物加工时添加少量时即有较明显的表面改性效果，通过直接共混和共聚的方式实现表面改性，工艺简单，应用范围广泛，在不改变聚合物本身物理力学性能的基础上赋予聚合物优异的表面性能，因此有望应用于各种聚合物材料的表面改性体系中。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1表面改性

1.1.1材料表面改性的意义

1.1.2材料表面改性的方法

1.2表面活性剂

1.2.1表面活性剂的结构

1.2.2表面活性剂的性能

1.3氟表面活性剂

1.3.1氟表面活性剂的研究进展

1.3.2氟表面活性剂的结构特点

1.3.3氟表面活性剂的特性

1.3.4氟表面活性剂的分类

1.3.5氟表面活性剂的合成

1.3.6氟表面活性剂的应用

1.3.7氟表面活性剂的发展趋势和应用前景

1.4环氧树脂改性

1.5本课题研究的意义，原理和内容

1.5.1选题的意义及原理

1.5.2课题的研究内容

第2章全氟磺酰系列表面改性剂的合成

2.1实验药品与试剂

2.2主要实验仪器与设备

2.3测试与表征

2.4全氟磺酰氨基硅烷表面改性剂(D)的合成

2.4.1实验步骤

2.4.2结果与讨论

2.5全氟磺酰酮酸酯表面改性剂(A)的合成

2.5.1实验步骤

2.5.2结果与讨论

2.6本章小结

第3章含氟聚酰亚胺表面改性剂的合成

3.1前言

3.2实验药品与试剂

3.3主要实验仪器与设备

3.4测试与表征

3.5全氟辛基磺酰胺改性聚酰亚胺表面改性剂(B)的合成

3.5.1实验步骤

3.5.2结果与讨论

3.6全氟正奎醇改性聚酰亚胺表面改性剂(C)的合成

3.6.1实验步骤

3.6.2结果与讨论

3.7本章小结

第4章含氟表面改性剂与环氧树脂复合物的研究

4.1前言

4.2实验原料

4.3主要实验仪器与设备

4.4实验步骤

4.5测试与表征

4.6结果与讨论

4.6.1含氟表面改性剂/环氧树脂复合物表面疏水性能分析

4.6.2含氟表面改性剂改善环氧树脂耐光老化性能的理论基础

4.6.3含氟表面改性剂/环氧树脂复合物人工加速老化实验结果

4.6.4含氟表面改性剂/环氧树脂复合物力学性能测试

4.7本章小结

第5章结论及展望

5.1结论

5.2展望

参考文献

致谢

附录 作者在攻读硕士学位期间发表的论文