烯酸多氟烷基酯的制備及其共聚物拒液性能的研究.pdf

1、本課題為避免使用長(zhǎng)氟碳鏈產(chǎn)品，主要研究目標(biāo)為制備環(huán)境友好的短氟鏈聚合物，并結(jié)合應(yīng)用研究，提供具有良好拒水拒油功效的織物整理劑。
　　相關(guān)研究表明，聚合物中氟碳鏈越密集，越有利于降低聚合物的表面能。本論文單體設(shè)計(jì)主要有兩種思路：a.設(shè)計(jì)并合成多氟烷基密集堆積的不飽和羧酸含氟酯單體，從而提高聚合物側(cè)鏈上的氟烷基堆積的密集程度，并實(shí)現(xiàn)具有極低表面能的短氟鏈聚合物整理劑的合成。b.在另一類含氟單體設(shè)計(jì)中，引入了剛性的芳香環(huán)，增加支鏈的剛性

2、，使含氟烷基能在被處理表面的表層聚集，從而具有較高的表面性能，達(dá)到更好的拒水拒油效果。
　　第一類單體通過(guò)以對(duì)甲苯磺酸為催化劑，對(duì)苯二酚為阻聚劑，甲苯為溶劑，順丁烯二酸、衣康酸、烏頭酸為原料分別與十三氟辛醇、八氟戊醇進(jìn)行了酯化反應(yīng)，通過(guò)快速色譜柱分離得到產(chǎn)物。
　　第二類單體以羥基羧酸（檸檬酸）為橋接單元，在單體中引入三個(gè)含氟烷基鏈，使單體側(cè)鏈上的氟烷基密度增加。
　　第三類單體引入了剛性的芳香環(huán)，同時(shí)，為了提高聚合物

3、中含氟烷基的密集程度，我們?cè)谄渲袃煞N含氟單體中引入了兩個(gè)含氟烷基，期待獲得更好的拒水拒油性能。
　　根據(jù)單體聚合性能篩選出三種結(jié)構(gòu)的多氟烷基酯單體，并分別以對(duì)應(yīng)的單氟烷基單體作為參照物，研究了單體中氟烷基數(shù)目的增加對(duì)聚合物性能的影響。
　　篩選出的多氟烷基酯單體分別為：衣康酸雙氟烷基酯；丙烯酰檸檬酸三氟烷基酯；5-丙烯酰氧基間苯二甲酸雙氟烷基酯。相應(yīng)單氟烷基酯分別為：丙烯酸含氟烷基酯；丙烯酰氧基丙酸含氟烷基酯；丙烯酰氧基間苯

4、甲酸含氟烷基酯和丙烯酰氧基對(duì)苯甲酸含氟烷基酯。
　　通過(guò)常規(guī)乳液聚合得到各種含氟聚合物。以不飽和羧酸含氟烷基酯為功能單體， MMA為“硬”單體，丙烯酸酯（EA、BA或OA）為“軟”單體合成一系列聚合物乳液。通過(guò)討論引發(fā)劑濃度、聚合時(shí)間、聚合溫度、單體含氟量、焙烘時(shí)間和焙烘溫度等的影響，優(yōu)化了聚合反應(yīng)條件和整理工藝。測(cè)試了聚合物應(yīng)用于棉織物上的拒水拒油效果，并與相應(yīng)的參比物單氟烷基單體共聚物進(jìn)行了比較，研究聚合物中氟烷基的數(shù)量和排布

5、對(duì)其拒水拒油性能的影響。最后，通過(guò)冷場(chǎng)掃描電子顯微鏡和原子力顯微鏡觀察了聚合物和整理后織物的表面形貌；通過(guò)紅外光譜和廣角 X射線衍射對(duì)聚合物及整理后織物的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析；通過(guò)X-射線光電子能譜測(cè)試分析了織物表面化學(xué)元素組成。結(jié)果表明單體中氟烷基側(cè)鏈數(shù)目的增加和芳香環(huán)的引入均有利于共聚物表面含氟量的提高；由于單體中氟烷基側(cè)鏈數(shù)目的增加和芳香環(huán)的引入所形成的共聚物表面含氟烷基密集堆積的結(jié)構(gòu)明顯改善了最終聚合物的拒水拒油性能。證實(shí)了共聚物中含

6、氟鏈節(jié)單元的氟烷基密度和規(guī)整程度對(duì)共聚物的潤(rùn)濕性能具有顯著影響。
　　利用KPS引發(fā)衣康酸雙十三氟辛酯乳液對(duì)真絲織物進(jìn)行了接枝共聚。研究了KPS濃度、pH值、反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間、單體用量對(duì)接枝真絲效果的影響，優(yōu)化了真絲接枝改性工藝。文中分別通過(guò)冷場(chǎng)掃描電子顯微鏡、紅外光譜、X-射線光電子能譜、廣角X射線衍射、熱分析及氨基酸等分析測(cè)試手段，對(duì)衣康酸雙氟烷基酯接枝改性真絲的化學(xué)成分和結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究。從微觀角度探討了改性真絲結(jié)構(gòu)形態(tài)的變