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第 5 期 辛 华，等: 含氟丙烯酸酯-聚氨酯共混膜自组织梯度化结构
图 4 不同 FA 用量的 PUFPA 复合乳胶膜的 XPS 图
Fig. 4 XPS spectra of PUFPA latex films with different
amount of FA
O 1s、F ls、N ls4 种元素。从图 4a 可以看出，当 FA
质量分数在 20%时，乳胶膜的 F-A 和 F-P 面的 F ls
元素基本没有差距；图 4b 当 FA 质量分数在 30%时，
膜的 F-A 和 F-P 面的 F l S 元素出现差距，靠近 F-A
面氟元素浓度高于 F-P 面，沿膜的厚度方向 FPA 组
分浓度梯度增大；图 4c 当 FA 质量分数在 40%时，
乳胶膜的 F-A 和 F-P 面 F ls 元素差异进一步增大，
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靠近 F-A 面 F 元素浓度更大，膜梯度结构明显，因
为此温度下含氟链段能够运动，表面能低的含氟聚
合物既向空气面迁移也向基材面迁移，且向 F-A 面
迁移程度更大，并使膜厚度方向上出现梯度结构；
图 4d 当 FA 质量分数在 50%时，乳胶膜的 F-A 和
F-P 面的 F ls 元素差异减小，这是由于 FA 用量大时，
FPA 组分向空气面迁移和向基材面迁移的差异性变
化较低，乳胶膜梯度结构不明显，这与上述表面自
由能变化分析一致。
不同 FA 质量分数（20%、30%、40%、50%）
时 PUFPA 乳胶膜断面的 SEM 及 SEM-EDS 形貌图
如图 5 所示，图中曲线为 EDS 测得的 F 元素含量。
如图 5a 所示，FA 质量分数为 20%时，F 元素含量
在膜断面厚度上几乎呈均匀分布，这是因为 FPA 组
分浓度较小时，成膜过程中 FPA 组分被 WPU 组分
包裹难以扩散和迁移，因此膜断面厚度方向 F 元素
浓度变化较小，未出现梯度化结构，SEM 形貌显示
膜断面分层比较模糊。如图 5b 所示，FA 质量分数
为 30%的能谱表明，近 F-A 面 F 元素浓度高于近膜
F-P 面，膜呈现一定的两面差异性，SEM 形貌显示
膜断面分层比较清晰，说明 FPA 与 WPU 组分成膜
过程中形成了一定的相分离。如图 5c 所示，FA 质
量分数为 40%的能谱表明，F-A 面 F 元素浓度明显
高于 F-P 面，且从 F-A 面到 F-P 面沿膜的厚度方向
F 元素浓度逐渐降低，呈现明显的梯度化结构，同
时 SEM 形貌中可见膜断面分层更加明显。推测 FA
用量增大到一定程度时，成膜干燥过程中 FPA 组分
扩散能力和迁移选择性增强，其主要向膜 F-A 面富
集，使膜两面 FPA 组分含量差异变大，且乳胶膜在
厚度方向 F 元素浓度呈梯度化结构分布。如图 5d
所示，FA 质量分数为 50%的能谱表明，F 元素浓度
在 F-A 与 F-P 面差异再度减小，相较于图 5c 整个膜
断面梯度化分布程度降低，图 5d 的 SEM 形貌中可
见膜断面分层又变得模糊。因为随着 FA 浓度的增
高，FPA 组分在扩散和迁移过程中，膜两面 FPA 组
分含量差异变小，PFA 与 WPU 组分之间进行了充
分的融合与扩散，F 元素浓度在膜整个断面的分布
差异性较小，乳胶膜梯度结构不明显。以上分析与
之前 XPS 分析结果一致。