侧链型水性含氟聚氨酯的制备及性能研究

为了制备兼具优异疏水性能和力学性能的水性含氟聚氨酯(WFPUs),合成了3种含氟侧链长度不同的端羟基含氟聚丙烯酸酯(P3FMA、P6FMA和P12FMA),将其引入水性聚氨酯(WPUs)分子链中,分别制备了3种WFPUs:WFPUs–P3FMA、WFPUs–P6FMA和WFPUs–P12FMA。傅里叶红外光谱(FTIR)分析表明成功将以上3种端羟基含氟聚丙烯酸酯引入了WPUs的分子链中,FTIR分峰结果显示,随着含氟侧链长度增加,硬段氢键化羰基含量增加,这表明较长的含氟侧链能促使WFPUs硬段氢键作用增加,从而使硬段间的相互作用增加。静态接触角测试和表面自由计算表明:3种WFPUs乳胶膜的静态接触角均随着氟含量增加先增加,随后再继续增加氟含量,静态接触角不变。此时,3种WFPUs乳胶膜的表面自由能分别为34.78、32.41和15.94 mN/m,由此可知,含氟侧链最长的WFPUs乳胶膜的表面自由能最低,疏水性能最好。X光电子能谱分析(XPS)显示,氟表面含量随氟本体含量增加而增加,含氟侧链最长的P12FMA在WFPUs乳胶膜表面的富集性能最好。X射线衍射(XRD)分析表明,氟含量相同时,WFPUs乳胶膜硬段的结晶度随含氟侧链长度增加而增加。力学性能测试结果表明,在氟含量相同的条件下,含氟侧链长度最长的乳胶膜WFPU2–P12FMA的断裂强度和断裂伸长率最大,并且高于WPUs乳胶膜。因此,采用P12FMA改性WPUs,可制备具有较好疏水性能和力学性能的WFPUs乳胶膜。