拒水、拒油和阻燃性能合一丙烯酸酯聚合物的合成及应用

论文摘要

随着生活质量的提高,人们对功能性纺织品的要求越来越高。织物整理剂走向多功能化、复合化,已成为未来纺织品整理剂发展的主要趋势。因此发展具有拒水、拒油和阻燃多重功能的织物整理剂具有极其广阔的应用前景,同时也是一项具有挑战性的工作。应用广泛的含氟整理剂大多含有全氟烷基(CnF2n+1,n≥8),但是长氟碳链化合物在自然环境中生成难以降解的全氟辛基磺酰基类化合物（PFOS）和全氟辛酸类化合物（PFOA）,这些化合物在人体内、动植物体内长期蓄积,并有潜在的致癌作用,这些化合物的应用已经或将受到限制,所以发展同时具有拒水、拒油与阻燃性能又不含有长氟碳链段的多功能整理剂是一项非常有意义的研究工作。本论文设计和合成了一系列含氟磷丙烯酸酯聚合物,经其处理后的棉织物具有拒水、拒油和阻燃多重性能。第一部分利用商品化的1H,1H,2H,2H-全氟辛醇和丙烯酸,烯丙基溴,亚磷酸二乙酯,氯磷酸二乙酯,丙烯酰氯,乙醇胺,分别合成了含氟丙烯酸酯单体化合物1,含磷单体化合物2和3。将这些合成的单体分别与其它不含氟的丙烯酸酯通过乳液聚合得到多功能聚合物PFPA1和PFPA2。第二部分利用三氯化磷,含氟醇,（甲基）丙烯酰氯,乙醇胺设计并合成了一系列新型的含氟磷的单体4a,4b,5a,5b,6a和6b,通过与其他的单体共聚得到一系列聚合物PFPA3-8,通过单体含氟链长度的变化探讨了其对整理后织物拒水、拒油和阻燃性能的影响。通过改变乳化剂、引发剂以及聚合方式等一系列条件对乳液聚合稳定性和拒液性能的影响进行了探讨,优化了引发剂浓度、乳化剂浓度以及单体含量等工艺条件,并利用纳米粒径分析仪表征了乳液粒子的大小及分布,通过FT-IR,TGA与DSC对合成的聚合物进行了表征。用上述含氟磷聚合物乳液PFPA 1-8对棉织物进行整理,考察在优化整理工艺下,不同官能团以及聚合物中含氟量、含磷量对整理后织物的拒水、拒油和阻燃性能的影响。通过电子扫描显微镜（SEM）对整理前后棉纤维的表面几何形态的变化及其对拒水效果的影响进行了分析和讨论,并使用热差分析（TGA）电子扫描显微镜（SEM）数码相机对整理后织物燃烧前后的性状进行了表征与分析。经聚合物PFPA1,PFPA2,PFPA7和PFPA8整理后的织物对水的接触角达到130°以上,对正十二烷的接触角也超过了100°,但只有经PFPA2整理后的织物具有较好的阻燃性能（LOI 26%）,经PFPA1,PAPA7和PFPA8整理后的织物阻燃性能较低（LOI 21.4%,20.3%,20%）;经PFPA3,PFPA4,PFPA5和PFPA6整理后的织物对水的接触角只能达到约125°,其中经PFPA3和PFPA4整理后的织物具有较好的阻燃性能（LOI 26%,25.8%）,而经PFPA5和PFPA6整理后的织物阻燃性能较低（LOI 22.5%,22.2%）。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 前言
• 第二章 含氟拒水拒油整理剂的研究现状
• 2.1 含氟化合物的表面特性
• 2.2 织物拒水拒油机理
• 2.3 含氟烷基聚丙烯酸酯类织物整理剂的发展
• 第三章 含磷阻燃整理剂的研究现状
• 3.1 阻燃剂发展概况
• 3.2 阻燃剂的分类
• 第四章 含全氟烷基拒水、拒油和阻燃多功能整理剂的设计
• 4.1 环境友好型拒水拒油阻燃功能合一聚合物的结构
• 4.2 环境友好型拒水拒油阻燃功能合一聚合物的结构分析
• 第五章 拒水、拒油及阻燃单体的合成及聚合物的合成
• 5.1 拒水、拒油及阻燃单体的合成
• 5.2 拒水拒油阻燃功能合一单体的合成
• 5.3 拒水拒油阻燃多功能聚合物的合成
• 5.4 共聚合物的分析测试
• 5.5 聚合工艺的确定
• 第六章 整理剂的拒水拒油阻燃性能测试
• 6.1 整理工艺
• 6.2 测试方法
• 6.3 结果与讨论
• 第七章 实验步骤
• 7.1 实验试剂
• 7.2 实验仪器
• 7.3 化合物的制备
• 第八章 总结与展望
• 附录:典型化合物结构一览表
• 参考文献
• 致谢