八氟戊氧基聚丙烯酸酯拒水拒油整理剂的合成及性能研究

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含氟聚丙烯酸酯因良好的热稳定性、成膜性及优异的拒水拒油性,而广泛应用于织物、涂料和军事等领域。目前,含氟聚丙烯酸酯的分子结构中基本都含全氟长碳链(-CnF2n+1,n≥8),但全氟长碳链具有极强的生物积累性,危害环境。因此,开发环境友好型的含氟短碳链(-CnF2n+1,n<8)的织物整理剂来替代全氟辛磺酸(PFOS)和全氟辛酸(PFOA)已刻不容缓。本文利用工业上生产四氟丙醇的主副产物八氟戊醇(OFP)为起始原料,设计并合成了一种非全氟短碳链的八氟戊氧基聚丙烯酸酯拒水拒油整理剂(OFAE-SA-BA),主要包括以下三部分内容:(1)先以OFP和环氧氯丙烷反应得到中间体1,3-双八氟戊氧基-2-丙醇(OFPA),然后OFPA和丙烯酰氯(AC)反应得到单体双(八氟戊氧基)链丙烯酸酯(OFAE),OFPA和OFAE的结构均通过FT-IR、NMR以及MS表征;再以含氟单体收率为指标,研究了单体的合成工艺,初步获得较好的工艺条件:温度为25℃,溶剂为二氯甲烷,缚酸剂为三乙胺,n(OFPA):n(AC)=1:2.2,收率可达93%。(2)然后用OFAE与丙烯酸丁酯(BA)和丙烯酸十八酯(SA)进行溶液聚合,得到OFAE-SA-BA整理剂,其结构通过FT-IR、~1H NMR、GPC表征。(3)最后将OFAE-SA-BA应用于织物,以拒水性为指标,利用单因素试验法,初步获得织物的较好整理工艺:棉织物的优化整理工艺:整理剂浓度为30 g/L、二浸二轧,浸渍30 min,80℃下预烘3 min,160℃下焙烘3 min。未经整理的棉织物的接触角为71.7°,白度值为201.65±0.75,无拒水拒油性;整理后棉织物的接触角可达154.1°,对液体石蜡的接触角达到76.8°,拒水等级为90分,拒油等级为1级,抗静压能力能达到190.4 mm H2O,柔软等级为4.8级,白度值为199.43±1.89,洗涤15次拒水等级仍能达90分,耐洗度良好;再通过SEM、XPS表征可得,棉织物整理后的纤维表面变的光滑,表面F元素达到20.26%,拒水性优异,较原棉织物的拒水性能有很大提升,而不影响织物其他性能;涤纶的优化整理工艺:二浸二轧,整理剂浓度80 g/L,浸渍时间50 min,80℃预烘3 min,160℃焙烘4 min。未经整理的涤纶的接触角为120.1°,无拒水拒油性。整理后涤纶的接触角为145.1°,拒水等级为80分,拒油等级为0级,抗静压能力能达到440.3 mm H2O,柔软等级为4.0级,洗涤30次拒水等级仍能达70分,耐洗度良好。再通过SEM、XPS表征可得,涤纶整理后的纤维上原有的褶皱基本消失,表面F元素可达到11.27%,拒水性良好,较原织物的拒水性能有较大提升,其他性能不受影响。
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