Page 44 - 《精细化工》2020年第4期

·678· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 37 卷

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上涂上污染物（真彩牌水彩笔笔迹），放置 1 h 后， 乙二醇的色散和极性分量分别为 29.3 和 19.0 mJ/m 。
用棉布蘸质量分数为 5%的洗衣粉水溶液对污迹来 不同氟含量固化膜的水接触角和表面自由能的
回擦洗 100 次，用水冲洗干净后晾干，目视对比其 变化见图 3。
防污性。

2 结果与讨论

2.1 红外光谱分析
利用 FTIR 分析了纯环氧树脂（E-44）、氟改性
环氧树脂（HFIPEP）和含氟结构改性水性环氧固化
剂（DETA-HFIPEP-BGE）的化学结构，结果见图 2。

图 3 环氧树脂固化膜的接触角和表面自由能
Fig. 3 Contact angle and surface free energy of cured
epoxy resin films

由图 3 可见，将少量的氟结构引入到环氧树脂
体系中，固化膜的水接触角会迅速变大，表面能也
随之快速下降，WFEP1 和 WPEF2 的水接触角均大
于 90°，其中，WFEP2 膜的水接触角可达 98°。和

WEP 相比，提高了 41.8°，表面能也从 50.05 mN/m
图 2 E-44(a)、HFIPEP (b)和 DETA-HFIPEP-BGE (c)的红
下降为 20.08 mN/m。HFIP 作为侧链结构被引入到
外光谱图
Fig. 2 FTIR spectra of E-44 (a), HFIPEP (b) and DETA- 主体树脂中，从而赋予了体系良好的疏水性能，是
HFIPEP-BGE (c) 因为在聚合物成膜的过程中，分子重新排列组合后，
处于侧基的疏水性的氟烷基团更易迁移聚集到涂膜
–1
图 2 中，与 E-44 相比，曲线 b 中，1789 cm 处
–1 的表面，使得涂膜的表面能降低，水滴难以在涂膜
为氨基甲酸酯羰基的特征吸收峰，1298 cm 为—CF 3 表面润湿，从而提高了涂膜的疏水性 [31] 。
–1
的伸缩振动峰，且在 2264 cm 处没有—NCO 的特
2.3 表面形貌分析
征吸收峰，说明 HFIP 成功接枝到了环氧树脂上。 润湿性不仅和表面化学组成有关，还由表面的
–1
观察 C 曲线，913 cm 处的环氧基团的特征峰消失，
微观几何结构决定，通常采用原子力显微镜（AFM）
是因为环氧基与伯胺发生了开环反应，失去了环氧 在纳米尺度上观察聚合物固化膜表面的精细结构，
+
基团，1647 cm –1 为仲胺盐 NH 2 的弯曲振动峰， 其表面形貌及三维形貌图如图 4 所示。
–1
1298 cm 为—CF 3 的伸缩振动吸收峰，由此看出，
含氟结构改性环氧固化剂已成功合成 [29-30] 。
2.2 固化膜接触角和表面能的分析
固体的表面自由能可以用两种已知液体的色散
分布和极性分布，测定两种液体在表面上的接触角，
根据 Owens 和 Wendt 公式算出：
   S d + S p （1）
S
   
p d
dd
 L   1cos   4  d SL d + p S L d   （2）
  S   L  S   L 
式中：θ 是液体在固体表面的接触角，（°）； 和
L
d
2
 分别是液体和固体的表面自由能，mJ/m ；  和
S
L
p
2
 分别是液体色散表面能分量和极性分量，mJ/m ；
S
p
d
 和  分别是固体色散表面能分量和极性分量， 图 4 AFM 的高度图 WFEP1（a）,WFEP2（b）和 AFM
S
S
的三维图 WFEP1（c）,WFEP2（d）
2
mJ/m 。 Fig. 4 AFM height images of WFPU1 (a) and WFPU3 (b),
2
水的色散和极性分量分别是 21.8 和 51.0 mJ/m 。 and AFM topographies of WFPU1 (c) and WFPU3 (d)