聚丙烯酸酯類含氟織物整理劑的研究.pdf

1、含氟織物整理劑是一種重要的紡織品后整理助劑，經(jīng)它整理后的織物仍保持原來的色澤、手感、透氣性、穿著舒適性，并顯示出一般烴類或硅酮類防水劑所不具備的防油性、防污、去污功能。因此得到了迅速普及推廣，成為當(dāng)今防水防油劑的主流。但是目前國內(nèi)該類產(chǎn)品的需求完全依靠進(jìn)口，所以我國自行開發(fā)并生產(chǎn)含氟織物整理劑有很大的迫切性和現(xiàn)實(shí)意義。本論文以多氟醇為原料，通過不同的方法合成聚丙烯酸酯含氟織物整理劑，為此類產(chǎn)品的國產(chǎn)化提供了實(shí)驗(yàn)依據(jù)。 首先，合成

2、了聚合所用的全氟烷基乙基丙烯酸酯和一系列非氟單體，采用半連續(xù)滴加法制備了全氟烷基乙基丙烯酸酯共聚乳液，并對(duì)其作了紅外譜圖分析。分別計(jì)算出含氟單用量體分別為30wt％、40wt％、50wt％、60wt％、70wt％、80wt％時(shí)，所制備乳液乳膠膜表面自由能，測(cè)試出經(jīng)這些乳液處理后織物的防水防油性。結(jié)果表明：含氟單體用量至少要達(dá)到60％以上，制得聚合乳液的表面自由能才能降至0.015J/m2，經(jīng)此聚合乳液處理的織物才具優(yōu)越的防水防油性能。非

3、氟單體種類對(duì)共聚乳液防水防油性能亦有影響，丙烯酸丁酯和丙烯酸異辛酯碳鏈長短適中，與全氟烷基乙基丙烯酸酯采用半連續(xù)滴加法聚合而得的織物整理劑具有高效的防水防油性能，防水性可達(dá)到12級(jí)，防油性可達(dá)到7級(jí)。論文還對(duì)反應(yīng)溫度、引發(fā)劑濃度、鏈轉(zhuǎn)移劑濃度、反應(yīng)時(shí)間、交聯(lián)劑用量等聚合條件進(jìn)行討論，發(fā)現(xiàn)控制引發(fā)劑濃度為0.6％～1.0％，鏈轉(zhuǎn)移劑濃度為0.04％～0.05％，交聯(lián)劑N-羥甲基丙烯酰胺的用量達(dá)到2wt％，可得到性能優(yōu)良的全氟烷基乙基丙烯酸

4、酯類整理劑。織物種類對(duì)防水防油性也有較大影響，用相同的整理劑處理不同的織物，比較其防水防油性能，結(jié)果貢絲綿、土布、阿迪吧三種織物經(jīng)處理后，防水防油效果較好，而羽紗、嗶嘰、彈力棉三種織物經(jīng)處理后，效果略差。 另外，為了提高含氟丙烯酸酯共聚乳液的穩(wěn)定性，通過一系列平行實(shí)驗(yàn)對(duì)聚合條件進(jìn)行優(yōu)化。比較了不同的加料方式：一次投料法和半連續(xù)滴加法，對(duì)乳膠粒粒徑、粒徑分布及乳液穩(wěn)定性的影響。結(jié)果表明：采用半連續(xù)滴加法乳液聚合體系中單體的濃度較低

5、，不易在單體珠滴中引發(fā)聚合而生成粒徑較大的聚合物顆粒，制得的乳液粒徑分布均勻。分別考察一次投料法和半連續(xù)滴加法制得乳液的貯存穩(wěn)定性、凍融穩(wěn)定性、高溫穩(wěn)定性、pH穩(wěn)定性和稀釋穩(wěn)定性，發(fā)現(xiàn)半連續(xù)滴加法制得乳液穩(wěn)定性高，乳液放置一年仍未破乳分層，在60℃的高溫及凍融狀態(tài)下均無沉淀和絮凝產(chǎn)生，pH穩(wěn)定范圍在2～12，在酸性堿性環(huán)境中均保持穩(wěn)定。而一次投料法制得的乳液，放置三周后破乳分層，在高溫低溫時(shí)均有沉淀產(chǎn)生，pH穩(wěn)定范圍在2～10，堿性條件

6、下穩(wěn)定性較差。乳化劑的種類和用量、聚合單體的滴加時(shí)間、鏈轉(zhuǎn)移劑濃度等因素對(duì)乳液的穩(wěn)定性有較大影響。制備穩(wěn)定乳液的最佳條件為：單體滴加時(shí)間為2h，鏈轉(zhuǎn)移劑濃度為0.05wt％，溶劑與單體質(zhì)量比為10：1，陰/非離子乳化劑比為2：5，復(fù)合乳化劑的用量為5wt％。制得乳液乳膠粒的平均粒徑為75nm，平均poly值為0.22，粒徑分布均勻，平均ζ電勢(shì)為-45mv，乳液的穩(wěn)定性好，且經(jīng)其處理的織物防水性達(dá)到12級(jí)，防油性達(dá)到7級(jí)。計(jì)算出該穩(wěn)定四元

7、含氟乳液的理論最大勢(shì)能值達(dá)為15.4×10-20J。遠(yuǎn)大于穩(wěn)定乳液的臨界勢(shì)能，理論上證明在上述聚合條件下制得的乳液具有較強(qiáng)的穩(wěn)定性。 最后，采用兩步聚合法，制備出以丙烯酸丁酯均聚物為核，全氟烷基乙基丙烯酸酯、羥乙基丙烯酸酯、N-羥甲基丙烯酰胺共聚物為殼的核殼乳液。用DSC和TEM表征了核殼乳液乳膠粒的結(jié)構(gòu)。通過DSC譜可看出，隨機(jī)聚合乳液只在66℃有一個(gè)的玻璃化溫度，而核殼聚合乳液由于具有明顯的相分離，所以譜圖中有兩個(gè)相距較遠(yuǎn)的

8、玻璃化溫度，分別在70.3℃和80.3℃。計(jì)算乳膠膜的表面自由能，發(fā)現(xiàn)隨著含氟單體相對(duì)含量降低，采用隨機(jī)聚合的方法，乳膠膜的表面自由能明顯升高；而采用核殼聚合方法，由于氟元素富集在乳膠粒表面，所以隨著含氟單體相對(duì)含量降低，乳膠膜的表面自由能只是略有升高。當(dāng)含氟單體相對(duì)含量降至30％時(shí)，隨機(jī)聚合乳膠膜的表面自由能高達(dá)0.0239J/m2，而核殼聚合乳膠膜的表面自由能只有0.0183J/m2。分別用不同氟含量的隨機(jī)聚合乳液與殼核聚合乳液對(duì)織