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在聚合物溶液成膜过程中,全氟(甲基)丙烯酸酯聚合物中含有的全氟侧链基团,朝空气界面伸展,占据了聚合物/空气界面,因此其表面自由能较低,从而具有良好的性质如拒水性、自洁性等。
浸润性或疏水性是固体表面的重要特征之一,它是由表面的化学组成和微观几何结构共同决定的。超疏水性表面是指水滴在固体表面的接触角大于150°的表面。制备超疏水表面除了要具有疏水的化学组成外,更重要的是在微观尺度上具有的粗糙表面结构。
本文首先合成了可用于引发含氟单体聚合的全氟-α-正丙氧基丙酰过氧化物,并以甲基丙烯酸全氟烷基乙酯与甲基丙烯酸甲酯为聚合单体,合成了均一、稳定的共聚物乳液。同时为了制备超疏水的聚合物膜,设计疏水性小的硬质聚合物PMMA处于粒子中心,形成核层,而疏水性强的软质聚合物PFMA包在核层外面形成壳层,得到具有适宜的玻璃化温度的核壳型乳胶粒的粉体。并在此基础上采用溶剂挥发法,利用核壳型乳胶粒特殊的结构,以及不同的链段在溶剂氟利昂113中的状态不同,制备超疏水的含氟聚合物膜粗糙表面。
本文还研究了不同氟单体含量、成膜溶剂的种类、共聚共混、聚合物的玻璃化温度、成膜时的乳胶粒子大小与溶液浓度对固体表面疏水性能的影响,以及热处理时间和热处理温度对聚合物膜表面疏水性能的影响,采用Wenzel和Cassie模型对聚合物膜表面的超疏水性能和液滴在表面滚动角的巨大变化给出了合理的解释。