新型氟涂料树脂的结构与性能研究

摘要

氟树脂本身有非常多的特殊性能，但也存在着一些缺点，比如，固化时需要高温烘烤固化，且固化时间比较长，与底漆的附着能力不好，与颜填料的相溶性不好，在常规有机溶剂中的溶解能力也不好。与其他涂料相比性价比不高。为了改善这些缺点，本实验选择了三氟氯乙烯(CTFE)、乙烯基正丁醚(BVE)这两种单体为主要反应单体，调节顺丁烯二酸酐(MA)的加入量，改变不同的单体投料比例，在超临界CO2中合成了一系列聚合物树脂。三氟氯乙烯单元中的C-F键，使树脂具有了氟涂料的众多特性，CTFE中的氯元素也赋予了树脂许多良好的性能，如良好的光泽度和硬度，聚合物更容易进行加工等。树脂中的BVE单元的加入使树脂在溶剂中有了更好的溶解性以及外观光泽度和透明度，而引入的MA则为树脂提供了廉价而又非常有效的化学改性的基团。MA中酸酐基团的水解或酯化都将在一定程度上改善树脂的性能，与醇或多元醇的酯化可以使树脂发生交联，可改善聚合物的表面特性，拓展了这种新型氟涂料的应用前景。调节单体比例在超临界CO2中合成的聚合物树脂，通过核磁、红外谱图等手段对聚合物进行了表征，以这两种表征手段来说明本实验成功合成了所需要的聚合物。用氟离子选择电极法测试了聚合物中的氟元素的含量，并用酸碱滴定法测定了聚合物中的MA单元的含量，以此来判断聚合物中各单元所占的比例。实验研究了聚合物的热性能和聚合物对水的接触角，结果表明MA的加入降低了聚合物的热稳定性，同时也使聚合物对水的接触角变小了。当CTFE∶BVE∶MA的投料比例为5∶5∶1时，聚合物发生改变，依旧能保持优良的耐热性能和拒水性，其分解温度Td为241℃，接触角为96.3°。但活性官能团MA的引入，使聚合物更容易进行化学改性。与含氟或非含氟的直链醇进行酯化反应，改变了聚合物表面性能，还研究了聚合物在不同极性溶剂中的溶解性。
　　近年来，用碘转移自由基聚合来调控聚合反应进程的方式引起了人们的关注。这种用碘代烷作为链转移剂，与引发剂分解产生的自由基发生链转移来调控聚合反应，可以减少聚合反应中副反应的发生，对聚合反应实现可控。本文还研究了用碘转移自由基聚合的方法合成三氟氯乙烯、乙烯和3，3，3-三氟丙烯的三元聚合物树脂。通过调节链转移剂全氟碘己烷的用量，合成了一系列不同链转移剂加入量的聚合物树脂。并通过核磁、红外谱图对聚合物的结构进行了表征，证明本实验合成了聚合物的结构。本实验对不同链转移剂加入量制得的聚合物的分子量和分子量分布进行了研究，发现此种聚合方式可以有效的减少聚合反应中副反应的发生，对聚合反应进行调控。对聚合物的玻璃化转变温度进行了测试，得其Tg为74.5℃。对不同链转移剂加入量的聚合物的热性能进行了分析，得出结论，随着链转移剂加入量的增加，聚合物的分解温度逐渐降低，即热稳定性逐渐减弱。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 有机氟高分子的结构、性能及合成

1．2．1 有机氟高分子的结构

1．2．2 有机氟高分子的性能

1．2．3 有机氟高分子的合成

1．3 超临界CO2的性质及其在高分子聚合方面的应用

1．3．1 超临界CO2的性质

1．3．2 超临界CO2对聚合物的作用

1．3．3 超临界CO2在高分子聚合方面的应用

1．4 含氟烯烃的碘转移自由基聚合

1．4．1 VDF和HFP的碘转移自由基共聚

1．4．2 一些含氟单体的碘转移自由基共聚

1．4．3 嵌段聚合物的一种合成方法—碘转移自由基聚合

1．5 新型氟涂料树脂的研究进展

1．5．1 国外氟碳涂料的发展现状

1．5．2 国内氟碳涂料的发展现状

1．5．3 氟碳涂料的发展趋势

1．6 本课题选题的目的及意义

1．7 本课题的研究内容

第二章 超临界CO2中三氟氯乙烯、乙烯基正丁醚、顺丁烯二酸酐共聚物的制备及其结构和性能研究

2．1 引言

2．2 实验部分

2．2．1 仪器及试剂

2．2．2 实验步骤

2．2．3 表征方式

2．3 结果与讨论

2．3．1 CTFE／BVE二元共聚物的表征和组分分析

2．3．2 MA／BVE二元共聚物的表征和组分分析

2．3．3 CTFE／BVE／MA三元共聚物的表征和组分分析

2．3．4 三种聚合物热失重分析

2．3．5 聚合物的接触角分析及其表面性能

2．3．6 CTFE／BVE／MA三元共聚物与醇的酯化产物表面性能

2．3．7 CTFE／BVE／MA三元共聚物树脂在有机溶剂中的溶解性

2．4 结论

第三章 三氟氯乙烯、乙烯和3，3，3-三氟丙烯的碘转移自由基聚合

3．1 引言

3．2 实验部分

3．2．1 仪器及试剂

3．2．2 实验步骤

3．2．3 表征方式

3．3 结果与讨论

3．3．1 CTFE／E／TFP三元聚合物的结构表征

3．3．2 CTFE／E／TFP三元聚合物分子量及其分布

3．3．3 不同链转移剂加入量CTFE／E／TFP三元聚合物热失重分析

3．3．4 CTFE／E／TFP三元聚合物Tg

3．3．5 聚合物的接触角分析

3．4 结论

第四章 结论与展望

4．1 结论

4．2 展望

参考文献

致谢

附录