全氟丙烯酸酯共聚物無皂乳液的制備與性能.pdf

1、含氟丙烯酸酯聚合物因其分子側鏈上含有原子半徑最小、電負性最大的氟原子，使它具有較低的表面自由能，這類聚合物具有拒水拒油的特殊功能。但含氟單體在水中的溶解度小，不易制得穩(wěn)定的乳液，為此，常見的辦法有：1、在制備含氟聚合物時加入大量的有機溶劑，制備成溶劑型的產(chǎn)品。2、加入小分子的乳化劑進行乳化[1]，制成水溶性產(chǎn)品。但有機溶劑對環(huán)境污染大，環(huán)保性全氟丙烯酸酯聚合物乳液成為了研究的熱點[2-5]。而小分子乳化劑不容易除去，影響產(chǎn)品的使用效果，

2、因此，水溶性的含氟丙烯酸酯無皂乳液的合成已經(jīng)成為乳液聚合以及環(huán)境友好材料的研究熱點。
　　 本論以甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨(DMC)陽離子單體，全氟烷基乙基丙烯酸酯(FM)為含氟單體、甲基丙烯酸甲酯(MMA)、丙烯酸丁酯(BA)、丙烯酸十八酯(ODA)為主要原料，以偶氮二異丁腈(AIBN)和過硫酸鉀(KPS)為引發(fā)劑，以丙烯酸羥乙酯(HEA)為交聯(lián)劑，制備了水溶性陽離子全氟丙烯酸酯共聚物(PFEA)無皂乳液。討論了單體的用量

3、和反應條件對PFEA無皂乳液聚合的影響，利用傅里葉紅外光譜(FT-IR)、掃描電子顯微鏡(SEM)、原子力顯微鏡(AFM)、多媒體顯微鏡、熱重分析(TGA)對共聚物的結構進行了表征，分析了乳膠膜的表面性能，計算了它的表面自由能，測定了經(jīng)過PFEA無皂乳液整理劑處理過的棉布和紙張樣品表面對水和液體石蠟的接觸角。結果表明：
　　 (1)PFEA無皂乳液穩(wěn)定性良好，增加DMC可以提高產(chǎn)品的穩(wěn)定性；反應溫度影響體系穩(wěn)定性。最好的單體配比

4、為：m(MMA):m(BA):m(ODA):m(DMC):m(HEA)=6:1:2:4:0.5。最好的反應溫度為80℃。當乳液的質量分數(shù)為20％，w(FM)=50％時，乳液的表面張力為27.19mN/m。
　　 (2)FT-IR分析表明FM單體成功參與了聚合反應，生成了無規(guī)共聚物；從SEM照片可以看出，未經(jīng)過整理的空白棉布和未經(jīng)過表面施膠紙張的表面較粗糙，且有溝壑及顆粒存在，與此相比，經(jīng)水性陽離子全氟丙烯酸酯共聚物細微乳液整理過

5、的棉布和經(jīng)過表面施膠過的紙張的表面很光滑，溝壑、顆粒等基本消失。從AFM照片可以看出，該全氟陽離子聚丙烯酸酯乳膠膜的表面有粗糙的雙微觀結構：一層是微米結構，另一層是微米結構表面有一層納米級結構，類似荷葉的表面結構。多媒體顯微鏡表明，PFEA乳液粒子形狀規(guī)則，粒子大小相近，有好的分散性；利用TGA考察共聚物的熱穩(wěn)定性，結果表明，PFEA乳膠膜開始熱分解的溫度明顯高于非氟丙烯酸酯共聚物乳膠膜，溫度差達到16℃，乳膠膜耐熱性有所提高。

6、　　 (3)PFEA乳膠膜的表面自由能研究表明，適當增加FM的用量有利于提高乳膠膜的表面性能，降低共聚物的表面自由能。當w(FM)從10％增加到50％時，表面自由能從36.25mJ/m2降到19.01 mJ/m2。
　　 (4)分析了FM含量和PFEA乳液用量對棉布和紙張表面對水和液體石蠟的靜態(tài)接觸角的影響；增加FM含量，接觸角也隨之增大；增加PFEA乳液用量，被整理過的棉布和紙張對水和液體石蠟的靜態(tài)接觸角隨之提高；當PFEA