含氟聚合物及含氟POSS/聚合物复合材料表面润湿行为统计力学研究

发布时间：2022-01-28 02:05

　　润湿现象在大自然中普遍存在,只要有两相或两相以上的接触,就会存在润湿行为。通过设计和合成表面的特定结构来改变固体表面的润湿性能受到了广泛的关注。目前对固体表面润湿现象的解释大多通过实验手段,而缺乏对其表面润湿微观机理的深刻认识。本文从不同分子（基团）间相互作用出发,在统计力学基础上构建相关理论模型,以二碘甲烷为流体探针分子,研究其在含氟聚合物表面微观结构,解释润湿机理,主要内容如下：（1）对于二碘甲烷/含氟聚合物体系,以能够精确描述实际流体结构的积分方程理论（3D-RISM）为主体,结合密度泛函理论（3D-DFT）构建的桥函数对积分方程理论进行能量校正,搭建了杂化的3D-DFT-RISM,改善3D-RISM的热力学不自洽性。由于含氟聚合物基团化学特性和分子链拓扑结构的共同影响,含氟聚合物表面会显示出不同程度和不同方式的微观粗糙结构及表面形貌,导致流体形成不同的界面结构。通过3D-DFT-RISM定量表征了这些微观结构及与此相关的界面性质,并借助于Young方程得到液滴在不同含氟聚合物表面接触角,解释了表面润湿机理,分析了含氟聚合物表面润湿和去润湿的能力。（2）选取可描述实际流体分子内精... 

【文章来源】：北京化工大学北京市211工程院校教育部直属院校

【文章页数】：140 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

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?（１－７）??屋■ｊｉＬ??图１－１液滿在固体表面的涧湿巧为：（ａ）Ｙｏｕｎｇ’ｓ模驶；（ｂ）?Ｗｅｎｚｅｌ’ｓ模型；（ｃ）Ｃａｓｓｉｅ’ｓ模型；（ｄ）??Ｉｍｐｒｅｇｎａｔｉｏｎ?模與??Ｆｉｇ．?１－１?Ｔｙｐｉｃａｌ?ｗｅｔｔｉｎｇ?ｂｅｈａｖｉｏｒ?ｏｆ?ａ?ｄｒｏｐｌｅｔ?ｏｎ?比ｅ?ｓｏｌｉｄ?ｓｕｂｓｔｒａｔｅｓ：?（ａ）?Ｙｏｕｎｇ’ｓ?ｍｏｄｅｌ；?（ｂ）??Ｗｅｎｚｅｌ’ｓ?ｍｏｄｅｌ；?（ｃ）?Ｃａｓｓｉｅ’ｓ?ｍｏｄｅｌ；?（ｄ）?Ｉｍｐｒｅｇｎａｔｉｏｎ’ｓ?ｍｏｄｅｌ??５??

??构型不同导致的不同。从图２－３ａ可Ｗ看出二贿甲烧在ＰＴＦＥ表面出现的概率分布??成有序排列，送主要是由ＰＴＦＥ表面的原子呈整齐排列导致的。二柳甲烧分子优??先排列在由两条聚合物链形成的空穴表面。在图２－３ｂ中可Ｗ看到，二棚甲烧分??子优先吸附在表面突出的联合原子ＣＦ２周围Ｗ及一些空穴表面。在ＮＰＴＦＥ表面，??还可Ｗ看到一些较大的空穴，二棚甲婉分子在这些空穴里的吸附量很低，甚至为??负值。因此，由聚合物拓扑结构形成的不同空穴会导致二贿甲院的吸附程度不同。??ＳｉＯｉｓｍｓｏｃｉｉＳＫｍｓ＆ＮＱＫｉｌ??ｉＲＸＢｉＥｓｉｓｎｍｉｆｉｓｓｉＨＨｉ?Ｉ?－４＾?抑＞?Ｉｌｆ％?Ｑｌ?驚入??ａａＢＭａｇｇａＢＭａａｍＭ?时巧奪＾殘??処?ｆ?ｒｗ：领??ａ?ｂ??图２－３二鹏甲说在聚合物表面的呈维密度分布结构：（ａ）ＰＴＦＥ；脚ＮＰＴＦＥ。紫色球表示的是??聚合物链上的ＣＦ２联合原子，黑色区表示聚合物表面在此处存在微观空穴。绿色部分表示ＩＩ??破甲抗分子的分布函数大于１．５的区域??Ｆｉｇ．?２－３?Ｉｓｏｓｕｒｆａｃｅ?ｒｅｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｏｎ?ｏｆ?化ｅ?ｄｅｎｓｉｔｙ?ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｓ?ｏｆ?ｄｉｉｏｄｏｍｅ化ａｎｅ?ｍｏｌｅｃｕｌｅ?ａｔ?ｔｈｅ??ＰＴＦＥ?ｓｕ血巧（ａ）?ａｎｄ?化ｅ?ＮＰＴＦＥ?ｓｕｒｆａｃｅ?（ｂ）．?Ｔｈｅ?ｐｕｒｐｌｅ?ｓｐｈｅｒｅｓ?ｒｅｐｒｅｓｅｎｔ?化ｅ?ＣＦ］?ｓｉ化ｓ


本文编号：3613487