Page 219 - 精细化工2019年第9期

第 9 期 卢 江，等: 氟硅烷改性水性丙烯酸二级分散体的制备与涂层性能 ·1947·

由图 7 可以看出,有机氟硅烷可降低 2K-WPU 涂
膜的吸水率，氟硅共改性时，随着 DVE 质量分数的
增加，2K-WPU 胶膜吸水率由 12.1%降至 7.8%，胶
膜的水接触角由 70.8º提高至 94.7º。因为有机氟硅
的表面能低，成膜过程中向膜表面迁移降低了胶膜
的表面张力。另外，有机氟硅与极性的 2K-WPU 分
子相容性差，共聚物中微相分离程度的提高增大了
胶膜表面的粗糙程度。两方面的共同作用导致了
2K-WPU 膜表面疏水性能提高，胶膜的吸水率降低，

图 6 2K-WPU-0(a)、2K-WPU-2(b)和 2K-WPU-3(c)涂膜 静态水接触角增大。当 DVE 质量分数为 6%时，吸水
的 TG 曲线 率为 8.2%，水接触角为 91.5°，超过 6%后，胶膜水接
Fig. 6 TG curves of 2K-WPU-0 (a), 2K-WPU-2(b) and 触角增幅和吸水率降低幅度明显减少，这是因为 DVE
2K-WPU-3(c) films 质量分数超过一定值，胶膜出现相分离，成膜性较差。

表 3 不同 DVE 含量 2K-WPU 涂膜的热失重数据 2.3.5 涂膜的 SEM 分析
Table 3 Thermal weight loss data of 2K-WPU films with 图 8 是 2K-WPU-0 和 2K-WPU-3 涂膜的扫描电
different DVE contents 镜照片。
样品

2K-WPU-0 2K-WPU-2 2K-WPU-3
T 10%/℃ 185.3 210.0 220.9
T 50%/℃ 434.0 435.4 438.5

由表 3 可知，当 DVE 质量分数小于 6%时，随
着 DVE 的增加，T 10% 和 T 50% 均升高。当 DVE 质量
分数为 6%时，T 10% 和 T 50% 分别为 220.9 和 438.5 ℃。

主要因为 C—F 键的键能高于 C—O—C 和 C—H 键， 图 8 2K-WPU-0（a）和 2K-WPU-3（b）涂膜的 SEM 照片
改性后，膜在受热时，分子链的热分解速率降低， Fig. 8 TEM images of 2K-WPU-0 (a) and 2K-WPU-3 (b) films

膜的热稳定性能提高。2K-WPU-0、2K-WPU-2、 从照片可看出，当 DVE 质量分数为 0 时，涂膜
2K-WPU-3 样品的残余量分别是 3.51%、4.31%、
表面较为平整、光滑，当 DVE 质量分数为 6%时，
4.58%，残余量增加是由于其中的 Si 元素含量伴随 胶膜表面粗糙，说明氟硅单体迁移到胶膜表面，涂
DVE 增加而增加 [19] 。这表明，2K-WPU-3 比 2K-WPU-0 膜表面呈现出一定的粗糙度，能有效防止水滴在膜
涂膜热稳定性能得到了一定提升。 表面的铺展，而达到疏水的效果。
2.3.4 涂膜的吸水率与水接触角分析 2.3.6 涂膜的应用性能分析
不同 DVE 质量分数的 2K-WPU 涂膜的水接触 不同 DVE 质量分数的 2K-WPU 涂膜的性能见
角和吸水率见图 7。 表 4。

表 4 不同 DVE 质量分数的 2K-WPU 涂膜的性能
Table 4 Performances of the 2K-WPU films with different
DVE contents
样品
2K- 2K- 2K- 2K- 2K-
WPU-0 WPU-1 WPU-2 WPU-3 WPU-4
附着力/级 0 0 0 0 ~ 1 1
表干时间/min 57 49 45 36 30
实干时间/h 6.5 5.0 4.5 3.5 3.0

铅笔硬度 H H H H B H B
5% HCl
图 7 不同 DVE 质量分数的 2K-WPU 涂膜的水接触角和 9 d 不 13 d 不 18 d 不 21 d 不 24 d 不
起皱 起皱 起皱 起皱 起皱
吸水率
5% NaOH 5 d 不 7 d 不 11 d 不 17 d 不 19 d 不
Fig. 7 Water absorption and water contact angle of the
2K-WPU films with different DVE contents 起皱 起皱 起皱 起皱 起皱