Page 44 - 摩擦学学报2025年第8期

1142 摩擦学学报（中英文） 第 45 卷

聚醚链两端端基的遥爪型含氟聚合物，基于硅氧烷端 [v(-CH -)]， 1 463(w)， 1 402(w)， 1 264(vs) [v (-CF -)]，
2
2
as
基在含氟溶剂中的疏溶剂性质及在固体羟基表面自 1 150(vs) [v(Si-O-C)]， 1 098(vs)， 1 062(vs) [v(-CF -)]，
2
−1
组装的能力，由两亲性Z型遥爪型全氟聚醚（PFSi）所 836(m)，815(m)，728(m)，687(m)，559(w)，534 cm (w).

形成的膜具有优异的防污耐磨和耐腐蚀性能. 1.3 硅片与铜片表面自组装膜的制备

PFSi通过自组装方式在硅片和铜片表面生长成
1 试验 膜的过程如图2所示，具体步骤如下. 硅片表面预处

1.1 试验材料 理：将单晶硅片用石油醚和丙酮依次浸泡洗涤处理以
Z型全氟聚醚PF (M ≈10000)由山东东岳高分子材 除去表面附着的有机沉积物后，将其投入含有10%氢
n
料有限公司提供，全氟环醚(FC-77)购自上海ACMEC， 氟酸的水溶液中浸泡以除去表面的氧化层，再经去离
硼氢化钾(KBH )购自上海光明试剂厂，三甲氧基氯硅 子水洗涤和真空干燥得到表面干净的硅片. 铜片表面
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烷购自上海麦克林，乙醇和四氢呋喃购自天津利安隆. 预处理：将铜片表面用砂纸打磨以除去表面氧化层，

1.2 遥爪型全氟聚醚的合成 随后依次用无水乙醇、丙酮和石油醚浸泡洗涤以除去
以双羧酸基Z型全氟聚醚PF为原料，依次通过 表面附着的碎屑和有机沉积物，干燥后得到表面干净
硼氢化钾还原及三甲氧基氯硅烷取代，合成制备了
的铜片. 硅片与铜片表面自组装膜的制备：将处理过
PFSi，具体合成路线如图1所示.
的硅片和铜片在等离子清洗机中经UV-臭氧和等离子
PFSi：取2 g (0.10 mmol)分子量为25 000的双端基
处理，使其表面羟基化；再将羟基化的硅片和铜片浸
Z全氟聚醚羧酸PF-1溶于10 mL全氟环醚(FC-77)后置
没于含有不同质量分数(1.00%、0.75%、0.50%和0.25%)
于50 mL的圆底烧瓶中，依次加入20 mL四氢呋喃、
双端Z型全氟聚醚硅氧烷的全氟环醚溶液中30 min，
10.92 mg (0.082 mmol)氯化锌与129.71 mg (2.41 mmol)
使含氟聚合物能够充分在硅片和铜片表面自组装生
硼氢化钾在65 ℃下反应8 h. 待反应结束，将粗产物经
长，取出后浸没于甲醇/水(体积比90:10)溶液中并静置
盐酸酸化、离心分离、真空旋蒸和冷冻干燥后获得中
30 min，使表面生长的全氟聚醚的硅氧烷基水解以使
间还原产物PFOH-1. 将获得的PFOH-1置于50 mL的
圆底烧瓶中，依次加入10 mL乙腈、10 mL全氟环醚、 表面的膜结构固定；最后将生长有全氟聚醚的硅片和
1 mL干燥三乙胺和30.14 mg (0.19 mmol)三甲氧基氯 铜片放入真空干燥箱中干燥.

硅烷在室温下反应24小时. 待反应结束，将粗产物经 1.4 试验仪器
真空旋蒸除去溶剂与未反应的三甲氧基氯硅烷后，获 使用ThermoFisherScientific型傅里叶变换红外光

得无色透明的液体即为产物PFSi (1.92 g，产率96%). 谱仪(FTIR)表征PFSi及其在硅片上的自组装薄膜. 使
红外光谱(KBr): 2 955(m)，2 926(m) [v(-CH )]，2 856(m) 用DSA100接触角测量仪分别测量水、二碘甲烷、海
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O O
KBH 4 , ZnCl 2
HO R f OH FC-77, THF HO R f OH

H 3 CO
OCH 3
(CH 3 O) 3 SiCl OCH 3 OCH
Si Si 3
FC-77, CH 3 CN H 3 CO O R f O OCH 3
R f = −(CF 2 CF 2 O) p (CF 2 O) q −

Fig. 1 Synthesis rout of the telechelic fluoropolymers
图 1 遥爪型含氟聚合物的合成路线

(a) (b) (c)

UV-plasma Hydroxy PFSi
Si/Cu Si/Cu Methanol/H 2 O PFPE
Si/Cu
Fig. 2 Self-assembly film preparation process of telechelic polymer
图 2 遥爪型聚合物的自组装膜制备过程