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《东华大学》 2009年
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新型含氟聚丙烯酸酯的合成及其在棉织物上的应用

杨彬彬  
【摘要】: 含全氟烷基织物拒水拒油整理剂因为其优异的性能,目前在工业上被广泛使用。这类聚合物由含长链的全氟烷基侧链、聚合物主链及其他基团组成。但是长氟碳链化合物在自然环境中难以降解,在人体内、动植物体内长期蓄积,并有潜在的致癌作用。一些长氟碳链的小分子表面活性剂如全氟辛基磺酰基类化合物(PFOS),全氟辛酸铵(PFOA)等在国际社会中的应用已经受到了限制。随着人们对这类问题的日益关注,现有含长氟碳链的功能整理剂在市场上的应用也将会受到越来越多的限制,所以寻找具有相同降低表面自由能的功能又不需要引入氟烷基长链的化合物已成为目前研究的热点。因此在本论文的含氟丙烯酸酯单体设计中,我们引入了不会对环境造成危害的全氟己基链,同时,为了使含氟碳链能聚集于聚合物的外层,需要增加支链的刚性,使其能在被处理表面的表层聚集,从而具有较高的表面性能而达到更好的拒水拒油效果。因此,在本论文的含氟单体设计中,引入了刚性的芳香环,设计了三种含有苯环的含氟丙烯酸酯单体1a,1b和2。 首先我们以4-烯丙基苯甲醚为起始原料,通过与全氟己基碘烷的自由基加成得到了4-(1'-全氟己基-2'-碘)丙基苯甲醚5,化合物5在Bu_3SnH/AIBN作用下被还原成4-(1'-全氟己基)丙基苯甲醚4,随后用BBr_3去甲基化得到4-(1'-全氟己基)丙基苯酚3,最后化合物3与(甲基)丙烯酰氯发生酯化反应制备了含氟丙烯酸酯单体1a,1b。 含氟丙烯酸酯单体2的合成是以甲苯-2,4-二异氰酸(TDI)为原料,二月桂酸二丁基锡(DBTDL)为催化剂,在溶剂4-甲基-2-戊酮(MIBK)中,首先与全氟己基乙醇发生加成反应,反应完全后(通过TLC检测),不需经过进一步提纯,直接加入丙烯酸羟乙酯继续反应,得到我们所需产物。 聚合物的合成过程中,我们以含氟烷基丙烯酸酯(化合物1a,1b和2)、丙烯酸十八烷基酯、丙烯酸羟乙酯为单体原料,壬基酚聚氧乙烯醚(OP-10)和十二烷基硫酸钠(SDS)为复合乳化剂,(NH_4)_2S_2O_8为引发剂,通过乳液聚合方法,合成了含氟丙烯酸酯乳液(聚合物PFA1、PFA2和PFA3),并用纳米粒径分析仪测定了乳液粒子的大小,聚合物的结构通过FT-IR光谱来表征并通过热重分析测定了其热稳定性。 将含氟聚丙烯酸酯PFA1-PFA3分别配制成浓度为2%、4%和8%的乳液,通过传统的进轧焙烘整理工艺,用于棉织物的后整理。然后我们在对不同浓度处理过的棉织物进行拒水拒油性能测试过程中发现,8%浓度整理液整理后的织物显示出最好的拒水拒油性能,该浓度下,经PFA1,PFA3整理后的织物其拒水性能均达到了6级和80分,而经PFA2整理过的织物其拒水效果却也达到了5级和70分。拒油性能测试中,经8%浓度的PFA1,PFA2整理后织物的的拒油性能达到了2级,而经PFA3整理后的织物能达到3级的拒油性能。在接触角测试中,经PFA1,PFA2,PFA3整理后的织物其对水的接触角分别达到了142°,136°,139°;经PFA1,PFA2整理后的织物对石蜡油的接触角分别达到了106°和104°;经PFA3整理后织物对正十六烷的接触角达到了114°。因此具有氨酯基团的聚合物PFA3具有较高的拒水拒油性能。
【学位授予单位】:东华大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:TS195.2

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