利用二元协同效应制备超疏水、超亲水涂层

摘要

本文通过分散聚合和乳液聚合等方式合成出含氟碳聚丙烯酸酯乳液，并根据二元协同效应对所得到的乳液进行复配混合和与无机粒子混合，利用粒径大小、玻璃化转变温度的差异、颗粒大小梯度分布等方式获得了具有较高疏水性能的涂膜。此外，本文还用模板法批量制备了具有超亲水性的TiO2薄膜并考察了其杀菌效果和光催化性能。 首先，以丙烯酸六氟丁酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、苯乙烯等主要单体通过分散聚合和乳液聚合得到了一系列含氟碳的聚丙烯酸酯乳液。在分散聚合中通过改变分散剂的用量、加入交联剂、使用不同单体等方式得到了一系列产物，并对其影响因素进行了讨论。通过扫描电镜观察发现了增大微观形貌的粗糙度是接触角增大的主要原因。在乳液聚合中讨论了乳化剂的种类、用量对乳胶粒粒径的影响；乳液的玻璃化转变温度、成膜条件等对涂膜形貌的影响以及最终影响接触角的大小。设计具有适当的玻璃化转变温度的乳液和选择在合适的成膜温度下，得到了具有二元协同效应的自剥离组装的粗糙表面，具有较高的接触角。 将所制备的乳液根据二元协同效应选择适当的样品进行复合，使得混合涂膜的接触角比原来的单独组分都有了较大的增加，提高了涂膜的疏水防污性能。考察了乳液涂膜的粒径差异、玻璃化转变温度的差异和乳胶粒的微观形貌对接触角的影响。将单体与与自制的γ—AlOOH超声共混原位聚合，合成出了复合有无机粒子的氟碳乳液。选择复合适当量无机粒子的氟碳乳液与其它一定粒径大小的乳液复配，根据梯度的颗粒大小级配形成的二元协同效应，构筑了较好的规整粗糙结构的表面，使其涂膜的疏水性有了较大的提高。选择适当的乳液用于制备疏水涂料，所得到的涂料具有较好的疏水防污性能。 最后用自制的大颗粒苯丙乳胶粒为模版，以硫酸钛为原料，水为分散介质，批量制得了苯丙乳胶粒为核钛水解产物为壳的复合结构，在500℃下煅烧得到了TiO2空心球壳。通过对TiO2薄膜的水静态接触角测量，结果显示具有超亲水性。对所得到的TiO2薄膜考察了杀菌性能和光催化性能，发现具有良好的杀菌效果和一定的光催化能力。

目录

文摘

英文文摘

声明

1前言

1.1表面的浸润性

1.2接触角的定义

1.2.1 Young氏模型

1.2.2 Wenzel模型和Cassie模型

1.2.3接触角滞后

1.3接触角的测量

1.3.1静态接触角的测量

1.3.2动态接触角测量

1.4疏水、超疏水表面

1.4.1二元协同效应简介

1.5超亲水

1.5.1TiO2薄膜超亲水性原理

1.5.2超亲水性TiO2薄膜的制备

1.5.3超亲水性薄膜的应用现状

1.6含氟碳丙烯酸酯聚合物乳液

1.6.1氟碳树脂的发展里程

1.6.2含氟碳丙烯酸酯聚合物乳液研究现状

1.7本课题提出的意义

2具有高接触角的含氟碳聚丙烯酸酯乳液的合成

前言

2.1实验部分

2.1.1实验试剂

2.1.2实验仪器

2.1.3实验过程

2.1.4测试与表征

2.2结果与讨论

2.2.1分散剂对产物的影响

2.2.2交联剂对产物的影响

2.2.3产物的EDS分析

2.2.4反应单体对产物性能的影响

2.2.5制膜条件对静态接触角的影响

2.2.6乳化剂对粒径的影响

2.2.7玻璃化转变温度、成膜条件与接触角

2.3本章小结

3聚合物乳液复配的二元协同效应制备高疏水角涂层

前言

3.1实验部分

3.1.1实验试剂

3.1.2实验仪器

3.1.3实验过程

3.1.4测试与表征

3.2结果与讨论

3.2.1小—小粒径含F—不含F的不同Tg乳液复配

3.2.2大—大粒径含F的不同Tg乳液复配

3.2.3大—小粒径含F—不含F的不同Tg乳液复配

3.2.4小—大粒径含F—不含F的不同Tg乳液复配

3.2.5大—小粒径含F的不同Tg乳液复配

3.2.5偶联剂对产物的影响

3.2.6固含量对产物的影响

3.2.7颗粒梯度的二元协同效应对接触角的影响

3.3本章小结

4 批量法制备超亲水性TiO2涂层

前言

4.1实验部分

4.1.1实验试剂

4.1.2实验仪器

4.1.3实验过程

4.2结果与讨论

4.2.1 TiO2薄膜的超亲水性

4.2.2 TiO2的杀菌性

4.2.3 TiO2的光催化性能

4.3本章小结

结论

参考文献

致谢

硕士期间发表论文