短氟链含氟聚丙烯酸酯的合成及其织物整理应用

论文摘要

含氟整理剂具有优异的拒水拒油性能,市售含氟整理剂大部分为含氟丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯类聚合物,这些含氟整理剂中的氟碳链起到了降低表面自由能、改善表面疏水疏油性能的作用。由于全氟辛基磺酰基类化合物（PFOS）和全氟辛酸铵（PFOA）等长碳链全氟化合物很难降解、存在迁移性和累积毒性等缺陷,欧盟已经全面禁止生产和使用,美国和日本也即将停止生产含有全氟辛基的助剂和制品。面对全球禁用PFOS的趋势,短氟链型助剂研制已经成为当前含氟整理剂研究的热点。本文分别采用甲基丙烯酸六氟丁酯、丙烯酸八氟戊酯和甲基丙烯酸十二氟庚酯为含氟功能单体,以丙烯酸丁酯（BA）,甲基丙烯酸丁酯（NMA）为软单体,通过乳液聚合制备了三种氟碳链小于八碳原子的不同含氟丙烯酸酯乳液PFA1、PFA2和PFA3。研究了乳化剂、引发剂以及聚合反应条件等对乳液聚合的影响,考察了乳液稳定性和乳液的粒径分布。针对每种含氟烷基丙烯酸酯单体,合成了不同氟含量的聚合物乳液,并应用于织物整理。结果表明,随着聚合物氟含量增加,整理织物拒水性逐渐提升,但当氟含量增加到一定程度时,继续提高氟含量整理织物拒水性将趋于平缓。得到的乳液PFA1整理棉织物时拒水等级可达80分,接触角120°;PFA2整理棉织物拒水等级可达80分,接触角126°;PFA3整理棉织物拒水效果最佳,达90分,接触角最高为130°。研究了含氟聚丙烯酸酯乳液对整理棉织物的综合性能的影响,测试的性能包括拒水拒油性、接触角、断裂强力、折皱回复角、透气性和白度等。三种含氟丙烯酸酯乳液整理后织物白度略有下降,拉伸断裂强力增大,折皱回复角则减小。最后通过扫描电镜（SEM）、X-射线衍射（XRD）等研究了整理前后棉织物微观形态结构的变化。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 第一章 前言
• 1.1 含氟织物整理剂概述
• 1.1.1 氟原子的性质
• 1.1.2 含氟织物整理剂拒水拒油机理
• 1.1.3 含氟织物整理剂的发展
• 1.2 含氟丙烯酸酯织物整理剂的研究概况
• 1.2.1 丙烯酸酯聚合物的发展
• 1.2.2 含氟聚丙烯酸酯的一般结构
• 1.2.3 含氟单体的合成
• 1.2.4 含氟聚合物合成工艺
• 1.3 论文研究目的及意义
• 1.4 本论文的研究工作
• 第二章 实验部分
• 2.1 实验材料、仪器
• 2.1.1 实验材料
• 2.1.2 实验试剂
• 2.1.3 实验仪器
• 2.2 丙烯酸八氟戊酯合成
• 2.3 乳液共聚
• 2.3.1 聚合反应式
• 2.3.2 预乳化
• 2.3.3 聚合工艺
• 2.4 织物整理工艺
• 2.5 测试方法
• 2.5.1 傅立叶变换红外光谱（FT-IR）
• 2.5.2 乳液粒径分析
• 2.5.3 乳液稳定性测试
• 2.5.4 耐洗性测试
• 2.5.5 扫描电镜
• 2.5.6 织物白度测试
• 2.5.7 织物拒水拒油性测试
• 2.5.8 织物断裂强力测试
• 2.5.9 织物弹性测试
• 2.5.10 透气性测试
• 第三章 含氟丙烯酸酯聚合物的制备
• 3.1 各种单体共聚时投料比与聚合物氟含量
• 3.2 含氟聚合物的FT-IR 分析
• 3.3 共聚物乳液分析
• 3.3.1 乳液粒度分布
• 3.3.2 乳液稳定性测试
• 3.4 聚合工艺优化
• 3.4.1 聚合方式选择
• 3.4.2 乳化剂的选择
• 3.4.3 引发剂的选择
• 3.4.4 反应温度
• 3.4.5 反应时间的影响
• 3.5 小结
• 第四章 织物整理应用
• 4.1 拒水拒油效果的影响因素
• 4.1.1 聚合物氟含量对整理效果的影响
• 4.1.2 非氟单体的影响
• 4.1.3 焙烘温度的影响
• 4.1.4 整理剂浓度的影响
• 4.1.5 不同织物对整理剂应用效果的影响
• 4.2 性能测试
• 4.2.1 白度
• 4.2.2 折皱回复角和拉伸断裂强度
• 4.2.3 透气性
• 4.2.4 耐水洗性测试
• 4.3 织物整理前后纤维的结构表征
• 4.3.1 扫描电镜
• 4.3.2 XRD 分析
• 4.4 小结
• 第五章 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间公开发表的论文
• 致谢