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全氟碳链拒水拒油整理剂的合成及应用

姚敏敏  
【摘要】:为满足特殊环境下作业的要求,经拒水拒油整理的纺织品发展越来越迅速,应用也越来越广泛,其中含氟拒水拒油整理剂因其优异的“三防”性能在功能整理领域得到了广泛的应用。目前常用的整理剂均为含全氟辛酸(PFOA)及全氟辛基磺酸(PFOS)甚至含有更多全氟烷基链的化合物,含有全氟长碳链(CnF2n+1-,n≥8)的有机氟整理剂在降低自由能及改善表面性能方面有着良好的作用,但是在自然界却难以完全降解,其降解产物PFOS及PFOA能够远距离迁移,有生物蓄积性并有潜在的致癌作用。随着人们对这类问题的关注,全氟长碳链化合物的应用将受到越来越多的限制,因此需要寻找既能降低表面自由能又不需要引入全氟长碳链化合物的替代品。而又由于全氟碳链拒水拒油整理剂的难降解性与氟碳链长度成正比,因此含氟短碳链的拒水拒油整理剂的研究具有重要意义。 本文以含六个全氟碳链的全氟己基磺酰氟为原料先通过N-烷基化反应、Williamson醚化反应以及醇解反应生成含氟单体,再以该单体为主要原料与丙烯酸十八酯、丙烯酸-2-羟乙酯聚合成三元共聚乳液,合成了不含全氟长碳链的拒水拒油整理剂。 本研究主要分为三个部分: (1)讨论反应时间、原料摩尔配比、反应温度及溶剂对合成N-丙基全氟己基磺酰胺的影响,并通过红外、核磁等分析、表征了N-丙基全氟己基磺酰胺的结构,得到合成N-丙基全氟己基磺酰胺的最佳反应条件为:反应时间4h,全氟己基磺酰氟:正丙胺:三乙胺(摩尔比)为1:1.1:1.3~1.5,溶剂为异丙醚。 (2)讨论反应时间及原料摩尔配比对合成N-丙基-N羟乙基全氟己基磺酰胺的影响,并通过红外、核磁等分析、表征了N-丙基-N-羟乙基全氟己基磺酰胺,同时测定了N-丙基-N-羟乙基全氟己基磺酰胺的表面张力为28.63mN/m,得到合成N-丙基-N羟乙基全氟己基磺酰胺的较佳反应条件为:反应物摩尔配比为化N-丙基全氟己基磺酰胺:2-氯乙醇:KOH(摩尔比)=1:3:3,N-丙基全氟己基磺酰胺与KOH在40℃下反应2h,再将2-氯乙醇加入,反应时间为21h。 (3)通过醇解反应合成含氟整理剂单体,并用红外、核磁等分析、表征了其结构。将该单体与丙烯酸十八酯、丙烯酸-2-羟乙酯聚合成三元共聚乳液,最终用该乳液整理织物,经测试,整理后的织物具有良好的拒水、防污性能以及一定的拒油性。


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