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有机氟防水防油剂结构对性能的影响

李媛媛  
【摘要】:本文结合国内市场原料供应情况,设计并合成了四种不同结构的有机氟防水防油剂,通过反复试验,得到了它们的最佳合成条件。考察了其结构对防水防油性,成膜性,柔软性和平滑性等性能的影响;并考察了结构相同,但氟烷基含量、处理液浓度、焙烘时间、焙烘温度不同时,对其防水防油等性能的影响。同时对其在纤维和织物上的应用及作用机理作初步研究,从而对有机氟防水防油剂的结构与性能之间的关系及其作用机理进行探讨。进而,不仅对制备不同功能的氟化物的结构选择提供了依据,而且有助于了解有机氟化合物用作防水防油的机理,也有助于进一步对有机氟类化合物的研究和应用开发。 结果表明,四种有机氟化物都具有一定的防水防油能力,PF、SiOF和SiNF达到典型的防水整理要求,SiHF对水表现较小的接触角。它们的临界表面张力均低于水和一般油类的表面张力,具备了防水防油的基本条件,其中SiHF具有最低的临界表面张力15.5mN/m,PF氟烷基含量在65.01%以上,SiHF氟烷基含量在66.60%以上时,其疏油性变化不大,并且都满足防油性基本要求,这是由于氟烷基的“趋表效应”引起的,恰恰说明全氟烷基是朝外定向排列于基质表面的。防油性不只是与含氟量多少有关, 而且与有机氟化物在其质表面的排列方式有密切地关系,SiNF表现出低含量、高性能的特点。 将四种有机氟防水防油剂应用于织物和纤维的实验结果表明,PF、SiHF、SiOF和SiNF四种聚合物应用在纤维样品上均使其获得了良好的防水性,SiHF赋予纤维较高的防油性,防油级别达到6级,其它三种聚合物则仅有0~Ⅰ级的防油性。它们均有好的成膜性,有机氟化物成膜性的好坏对纤维防水性有较大影响,面对其防油能力几乎没有影响。成膜性越好,纤维的防水能力越好,而纤维的防油能力则取决于其分子膜厚度,当有机氟化物SiHF、SiNF固含量达到2%或以上时形成的分子膜才有效。SiNF处理过的纤维非常柔软、滑爽、丰满,手感最好,其次是SiHF和SiOF,PF的手感较差。而耐洗性试验则表明四种有机氟化物的防水效果耐水洗,但防油效果变差。 复配试验结果显示,当氟与硅在同一分子链中吋,表现出氟防油性的独特性质,而当氟与硅进行复配时,只表现出硅的性质,使纤维失去原有的防油能力。有机氟防水防油剂与纳米材科相复配具有联合增效效应。


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