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聚丙烯酸酯类含氟织物整理剂的研究

张蕊雪  
【摘要】: 含氟织物整理剂是一种重要的纺织品后整理助剂,经它整理后的织物仍保持原来的色泽、手感、透气性、穿着舒适性,并显示出一般烃类或硅酮类防水剂所不具备的防油性、防污、去污功能。因此得到了迅速普及推广,成为当今防水防油剂的主流。但是目前国内该类产品的需求完全依靠进口,所以我国自行开发并生产含氟织物整理剂有很大的迫切性和现实意义。本论文以多氟醇为原料,通过不同的方法合成聚丙烯酸酯含氟织物整理剂,为此类产品的国产化提供了实验依据。 首先,合成了聚合所用的全氟烷基乙基丙烯酸酯和一系列非氟单体,采用半连续滴加法制备了全氟烷基乙基丙烯酸酯共聚乳液,并对其作了红外谱图分析。分别计算出含氟单用量体分别为30wt%、40 wt%、50 wt%、60 wt%、70 wt%、80 wt%时,所制备乳液乳胶膜表面自由能,测试出经这些乳液处理后织物的防水防油性。结果表明:含氟单体用量至少要达到60%以上,制得聚合乳液的表面自由能才能降至0.015J/m2,经此聚合乳液处理的织物才具优越的防水防油性能。非氟单体种类对共聚乳液防水防油性能亦有影响,丙烯酸丁酯和丙烯酸异辛酯碳链长短适中,与全氟烷基乙基丙烯酸酯采用半连续滴加法聚合而得的织物整理剂具有高效的防水防油性能,防水性可达到12级,防油性可达到7级。论文还对反应温度、引发剂浓度、链转移剂浓度、反应时间、交联剂用量等聚合条件进行讨论,发现控制引发剂浓度为0.6%~1.0%,链转移剂浓度为0.04%~0.05%,交联剂N-羟甲基丙烯酰胺的用量达到2wt%,可得到性能优良的全氟烷基乙基丙烯酸酯类整理剂。织物种类对防水防油性也有较大影响,用相同的整理剂处理不同的织物,比较其防水防油性能,结果贡丝绵、土布、阿迪吧三种织物经处理后,防水防油效果较好,而羽纱、哔叽、弹力棉三种织物经处理后,效果略差。 另外,为了提高含氟丙烯酸酯共聚乳液的稳定性,通过一系列平行实验对聚合条件进行优化。比较了不同的加料方式:一次投料法和半连续滴加法,对乳胶粒粒径、粒径分布及乳液稳定性的影响。结果表明:采用半连续滴加法乳液聚合体系中单体的浓度较低,不易在单体珠滴中引发聚合而生成粒径较大的聚合物颗粒,制得的乳液粒径分布均匀。分别考察一次投料法和半连续滴加法制得乳液的贮存稳定性、冻融稳定性、高温稳定性、pH稳定性和稀释稳定性,发现半连续滴加法制得乳液稳定性高,乳液放置一年仍未破乳分层,在60℃的高温及冻融状态下均无沉淀和絮凝产生,pH稳定范围在2~12,在酸性碱性环境中均保持稳定。而一次投料法制得的乳液,放置三周后破乳分层,在高温低温时均有沉淀产生,pH稳定范围在2~10,碱性条件下稳定性较差。乳化剂的种类和用量、聚合单体的滴加时间、链转移剂浓度等因素对乳液的稳定性有较大影响。制备稳定乳液的最佳条件为:单体滴加时间为2h,链转移剂浓度为0.05wt%,溶剂与单体质量比为10:1,阴/非离子乳化剂比为2:5,复合乳化剂的用量为5wt%。制得乳液乳胶粒的平均粒径为75nm,平均poly值为0.22,粒径分布均匀,平均ζ电势为-45 mv,乳液的稳定性好,且经其处理的织物防水性达到12级,防油性达到7级。计算出该稳定四元含氟乳液的理论最大势能值达为15.4×10–20 J。远大于稳定乳液的临界势能,理论上证明在上述聚合条件下制得的乳液具有较强的稳定性。 最后,采用两步聚合法,制备出以丙烯酸丁酯均聚物为核,全氟烷基乙基丙烯酸酯、


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