超支化硅氧烷改性PVDF氟碳涂层的固化行为调控与超疏水构筑OA

【目的】研究超支化硅氧烷对氟碳涂料(polyvinylidene fluoride,PVDF)的结构调控与热行为影响规律。【方法】通过溶胶-凝胶法制备超支化硅氧烷及硅烷改性纳米SiO2颗粒,分别添加质量分数为1%、2%、3%超支化硅氧烷的KH550改性PVDF涂料,依次命名为PVDF-1、PVDF-2、PVDF-3;研究改性涂料在保持PVDF主体结构稳定的条件下实现涂料中无机-有机耦合与工艺的优化,并通过表面构筑获得涂料的超疏水性能;采用傅里叶变换红外光谱(Fourier transform infrared spectroscopy,FTIR)、扫描电子显微镜-能量色散X射线能谱(scanning electron microscopy coupled with energydispersive X-ray spectroscopy,SEM-EDS)、差示扫描量热法(differential scanning calorimetry,DSC)及热重分析-微分热重分析(thermogravimetric analysis and derivative thermogravimetry,TG-DTG)对系列涂层的结构、形貌与热行为进行表征,同时构筑超疏水表面。【结果】FTIR显示改性后PVDF涂层的主要特征峰位置基本不变,EDS表明改性样品表层出现Si元素且分布更均匀;未改性的空白样品PVDF-0在DSC中呈双峰,而改性样品PVDF-3转为单峰;由DSC非等温热流曲线积分得到的α-T关系及其导数dα/d T-T曲线显示,PVDF-0在温度为75~95℃与125~135℃时存在双速率峰,而PVDF-3以低温单峰为主;TG-DTG表明,起始分解温度由331℃降至316℃,最大失质量速率峰温由357.55℃降至347.02℃,600℃时的残余由52.23%增加至53.67%;涂层接触角提高至158°。【结论】超支化硅氧烷实现与PVDF的耦合并使热过程集中化,有利于简化固化工艺;利用超支化改性的纳米SiO2颗粒可使涂层表面获得超疏水的功能。