Page 143 - 《精细化工》2021年第4期

第 4 期 狄凯莹，等: 氟化硅氧烷改性环氧树脂的制备与性能 ·777·

改性固化环氧树脂水接触角达到最大值 103.2°；随 由表 3 可见，改性树脂的表面能均低于未改性
着含氟量的继续增加，水接触角逐渐减小。乙二醇 树脂，色散分量是构成环氧树脂表面能的主要部分，
在改性树脂固化物表面的接触角最大值可达 79.8°。 其值要远大于表面能极性分量。
与郭彦娟等 [23] 同样用 PEA 进行固化的氟改性环氧
复合材料相比，本文制备树脂与水和乙二醇的最大 表 3 改性树脂表面能及其分量（mN/m）
Table 3 Surface energy of modified resins (mN/m)
接触角分别高出 5.1°和 8.5°。
p
含氟量/%   d  S
S S
0 42.08±2.17 35.99±1.21 6.09±0.96
1 20.55±1.45 19.45±1.13 1.10±0.32
3 21.05±1.37 19.91±1.10 1.14±0.27
5 21.32±1.48 19.95±1.17 1.37±0.31
7 21.52±1.41 19.89±1.12 1.63±0.29

表面性能与表面元素组成有关，通过 XPS 测定
改性树脂的表面元素分布，结果见图 4。由图 4 可
见，氟、硅两元素分别在 700 和 100 eV 附近有明显
的归属峰。由表 4 可知，低含氟量更有利于氟向材
料表面迁移。当大量含氟基团存在时在固化过程中
易发生团聚,向表面的迁移被抑制 [28-30] ，因而表面氟
元素含量随固化环氧树脂含氟量的增加而降低。

图 3 水(a)和乙二醇(b)在改性树脂表面的接触角
Fig. 3 Static contact water(a) and glycol(b) angles of
modified resins

通过水和乙二醇在固化树脂表面的接触角，利
用 Owens-Wendt 方程对树脂的表面能进行计算。
OWENS 及 WENDT 等认为，对界面产生作用的不
仅是色散力，还包括氢键在内的极性作用力，因此，
在 Young 方程的基础上提出了包含极性作用的公
式 [24-25] 。通过两种液体 L 1 、L 2 在固体表面的接触角，
及这两种液体的表面张力（  ）、表面张力的两种
L
p
d
分量色散力（  ）和极性力（  ），带入公式 [26-27]
L
L
d
p
可计算固体表面能色散力（  ）和极性力（  ）。
S
S
最后通过   S  S d   S p 获得固体的表面能。
水和乙二醇的表面能及分量数据见表 2，改性
环氧树脂的表面能计算结果见表 3。

表 2 水和乙二醇表面能及其分量（mN/m）
Table 2 Surface energy parameters of water and glycol
(mN/m)
p
液体   d L  L
L
水 72.8 21.8 51.0
乙二醇 48.3 29.3 19.0