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·838· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 36 卷

有较小幅度提高，共混组分之间 T g 大小影响着梯度 表 1 不同 FA 用量的 PUFPA 乳胶膜的表面自由能
结构的形成，在乳液干燥固化成膜过程当中，由于 Table1 The surface free energy of PUFPA latex films with
different amounts of FA
布朗运动中分子无规则运动的原因，各组分间的 T g
表面自由能/(mN/m)
相差大，迁移与富集的趋向程度相差大，有利于 样品
F-A F-P
PUFPA 乳胶膜梯度分布结构的形成。
PUFPA10% 23.42 28.91
PUFPA20% 18.83 24.93
PUFPA30% 15.58 23.91
PUFPA40% 13.68 23.74
PUFPA50% 11.08 14.87

图 2 WPU 和 PUFPA 乳胶膜的 DSC 曲线
Fig. 2 DSC curves of WPU and PUFPA latex films

2.3 FA 用量对乳胶膜自组织梯度结构的影响
不同 FA 质量分数（10%、20%、30%、40%、
50%）的 PUFPA 共混乳胶膜-空气（F-A）面及膜-
基材（F-P）面的表面自由能如表 1 所示。F-A 面的
表面自由能低于 F-P 面，当 FA 质量分数为 10%至
50%时，F-A 面与 F-P 面表面自由能的差分别约为 5、
6、8、10、4 mN/m，这是由于刚开始 FPA 组分浓度
较小，FPA 组分被 WPU 组分包裹难以迁移和扩散，
因此差距较小；随着 FA 用量的增加，FPA 组分能
够自由运动，FPA 组分选择性地迁移到 F-A 面，使
得 F-A 面与 F-P 面的表面自由能差异逐渐增大，当
FA 质量分数为 40%时，表面能差异最大。当 FA 质
量分数为 50%时，差异减小，这是因为 FA 单体浓
度过大，FPA 组分向空气界面迁移也向基材界面迁
移，使得膜两面 FPA 组分含量差异变小。
不同 FA 质量分数（20%、30%、40%、50%）
的 PUFPA 共混乳胶膜的 F-P 面 AFM 谱图如图 3 所
示。图 3a 中 FA 质量分数为 20%，其中高亮部分为
FPA 组分，暗部为 WPU 组分，F-P 面含氟粒子无融
合，形貌图较为平整，只有个别区域为高亮的部分，
a—PUFPA-20%; b—PUFPA-30%; c—PUFPA-40%; d—
说明 FA 用量较少时 FPA 组分没有在表面富集。图
PUFPA-50%
3b、c 中 FA 质量分数分别为 30%和 40%，可见亮的 图 3 不同 FA 质量分数的 PUFPA 复合乳液的 AFM 图
部分增加，说明表面能低的 FPA 组分会进一步向 （F-P 面）
F-A 面迁移富集，FPA 组分开始融合 [29] 。图 3d 中 Fig. 3 AFM spectra of PUFPA latex films with different
FA 质量分数为 50%，形貌图中高亮部分减少，相位 amount of FA (F-P surface)

图较为模糊，说明由于 FA 用量较多，FPA 蔓延到 不同 FA 质量分数（20%、30%、40%、50%）
膜的内部，并且 FPA 与 WPU 进行了充分的融合与 的 PUFPA 共混乳胶膜的 F-A 与 F-P 两表面 XPS 全
扩散。 谱图如图 4 所示，乳胶膜的 F-A 和 F-P 面都有 C ls、