Page 235 - 《精细化工》2023年第11期

第 11 期 王 鑫，等: 氟硅耐候自清洁涂层的制备及在高铁动车组上的应用 ·2547·

磨性能测试，测试时运行速度为 100 次/min，运行 （M w /M n ）约为 2，聚合物分子量分布较窄。
行程 70 mm，摩擦介质为钢丝绒，分别采用 100、
300、500、700 和 900 g 砝码摩擦 100 次后测定表面 表 2 转化率及聚合物的相对分子质量及其分布
与水的平均接触角。 Table 2 Conversion, relative molecular mass and its dispersion
of polymers
高铁动车组车身涂装测试：在高铁动车组
单体转化率/% M n M w M w/M n
CR400AF-2054 的 01 车厢上进行实验，原有车漆不
P1 96.3 13801 25012 1.81
变，在选定的实验区域进行清洗清洁、打磨、除尘
P2 95.8 13118 25974 1.98
除油、喷涂、固化等工序后，再进行疏水、防涂鸦 P3 97.2 13174 24637 1.87
性能实验。 P4 96.7 12660 26839 2.12

P5 95.1 12346 25310 2.05
2 结果与讨论
注：单体转化率为纯聚合物质量占加入的单体总质量的百分比。
2.1 共聚物的结构表征
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图 1 为聚合物的分子结构式（a）及 HNMR 谱
以 MMA、HEMA 为基础单体，以 SMA、FOEMA
图（b）。由图 1b 可知，δ 1.26、1.61 和 3.93 处特征
和 AC-76 为功能单体，乙酸丁酯为溶剂，AIBN 为
峰随着单体 SMA 质量分数的升高而增强，由此判
引发剂，根据表 1 中单体的比例分别合成聚合物
断此 3 处分别归属于单体 SMA 中—(CH 2 ) n —、—
P1~P5。由于功能单体 SMA、FOEMA 和 AC-76 分
CH 2 —CH 2 —O—和—COO—CH 2 —中的 mH、lH 和
别含有长链的烷烃、氟代烷烃及有机硅等功能基团，
赋予所合成聚合物低表面能特性以及疏水、疏油性， kH；δ 0.86 归属于单体 SMA 中 CH 3 —CH 2 —基团中
所以得到的涂层具有低黏附性和自清洁性。另外， 的 nH；δ 1.61 归属于聚合物侧链上 CH 3 中的 bH、eH、
HEMA 单体中含有的活性羟基与异氰酸酯固化剂交 jH 和 wH ，也归属于 单体 AC-76 中 —Si—O—
联固化后得到具有高交联密度的致密涂层；AC-76 CH(CH 3 ) 2 —和—Si—CH 2 —CH 2 —的 uH、rH 和 sH；
单体中含有的 3 个异丙氧基共提供了 6 个甲基，其 δ 1.82 归属于聚合物主链上—CH 2 —和—CH(COO)—
“伞状”空间结构提供了较好的疏水性及水解稳定 的 aH、dH、iH、oH、vH 和 pH，也归属于单体 FOEMA
性，部分异丙氧基硅烷水解交联后还能进一步提高 中—CH 2 —CF 2 —的 yH；δ 3.60 归属于单体 HEMA
交联密度，从而显著地提高涂层的致密性及耐磨性能。 中—CH 2 —OH 的 gH；δ 3.84 归属于单体 MMA 中
表 2 为聚合反应单体转化率及聚合产物的分子 —O—CH 3 的 cH 和单体 HEMA 中—OH 的 hH；δ 3.93
量及其分布数据。聚合物 P1~P5 的单体转化率都在 归属于单体 AC-76 中—O—CH(CH 3 ) 2 的 tH；δ 4.13
95%以上，说明单体聚合反应较为完全。另外，所 分别归属于单体 HEMA、SMA、AC-76 和 FOEMA
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合成聚合物的重均分子量（M w ）约为 2.5×10 ，根 中—O—CH 2 —的 fH、qH 和 xH。结果表明，5 种单
据表 2 结果可知，所合成的聚合物多分散系数 体都参与了反应，且所制备的产物为目标聚合物。

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图 1 聚合物分子结构式（a）及其 HNMR 谱图（b）
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Fig. 1 Molecular structure (a) and HNMR spectra (b) of polymers