长氟碳链织物整理剂存在着生物积累和对环境的危害等问题,作为长链全氟烷基替代品的短氟碳链聚合物,其所具有的疏水疏油等低表面能性质却很难与长氟碳链聚合物相比拟。为了提高短氟碳链聚合物的疏水疏油性,同时降低含氟量,减少生产成本,利用分子设计原理,在含短氟碳链的聚丙烯酸酯分子中引入含有聚醚基团的聚氨酯链段,合成出一类聚氨酯改性的氟代聚丙烯酸酯聚合物,采用红外光谱(IR)、核磁共振氢谱(1H-NMR)、场发射扫描电镜(FE-SEM)、热重分析仪(TGA)、AFM(原子力显微镜)等仪器对物质的结构、性能等进行分析。主要工作如下:(1)以偶氮二异丁腈为引发剂,以全氟己基乙基丙烯酸酯、丙烯酸羟丙酯为聚合单体与聚氨酯预聚体共聚,用丁酮肟将过量的-NCO基团封闭,制得了聚氨酯改性的氟代聚丙烯酸酯(PUAF)。并用IR、1H-NMR、FE-SEM和AFM等仪器对PUAF的主组分结构进行表征,成膜性及应用性能进行了研究。结果表明:PUAF产物具有预期的结构;经PUAF处理的织物表面覆盖了一层有机氟树脂膜,该膜包裹在纤维织物表面,能改变织物的疏水疏油性能和手感;而AFM对PUAF膜表面的微观形貌观察又发现PUAF膜表面呈现出众多尖锐峰状物的微观相分离结构;在R(NCO/OH)值为1.25,用量为1 g PUAF/100 g乙酸乙酯条件下,用PUAF处理后的织物,经180℃焙烘1.5 min后,其疏水等级可达到90分、静态接触角可达到144.5°、疏油等级达到6级。(2)采用逐步聚合法合成了水性聚氨酯交联剂(PUM),再利用乳液聚合法合成氟代聚丙烯酸酯乳液(FPA)。通过机械搅拌,将PUM乳液和FPA乳液混合均匀。在常温下两种乳液只是简单的物理共混,在120℃以上的固化条件下聚氨酯中被封闭的-NCO基团会解封,与氟代聚丙烯酸酯分子上的-OH发生反应形成交联网状结构,从而得到水性聚氨酯改性的氟代聚丙烯酸酯(PUMF)。并用IR和1H-NMR对PUM和FPA主组分结构进行了表征;通过TGA研究了乳胶膜的热性能;将复合乳液PUMF用于织物整理,然后对其整理后织物的应用效果进行研究;最后用场发射扫描电镜(FE-SEM)研究了PUMF复合乳胶膜和整理后织物的表面膜形貌。结果表明:产物具有预期的结构;TGA研究了乳液的乳胶膜的热性能,与FPA乳液的乳胶膜进行了对比,结果显示复合乳液PUMF的乳胶膜具有更好的热稳定性;FE-SEM对PUMF整理的织物进行微观形貌观察,结果表明PUMF可在纤维表面形成一层具有疏水疏油性膜,该膜包裹在纤维织物表面,能改变织物的拒水拒油性能和手感;在PUM含量为2.5%、复合乳液用量为1.25 g/100 g H2O时,经PUMF处理后的织物,在100℃焙烘5 min、180℃定型2 min后,其静态接触角可达到146.9°、疏水等级为90分、疏油等级达到6级。(3)以全氟己基乙基丙烯酸酯(C6F)、甲基丙烯酸十八醇酯(SMA)、对氯甲基苯乙烯(CMS)为单体原料,以偶氮二异丁腈为引发剂,在乳化剂的作用下将C6F、SMA、CMS与丙烯酸羟丙酯封端的聚氨酯预聚体进行乳液共聚,制得新型聚氨酯改性氟代聚丙烯酸酯复合乳液(WPUAF)。考察了各种因素对乳液聚合反应的影响;用IR对乳液的主组分结构进行了表征;然后用纳米粒度仪对乳液粒径分布进行了表征,并对乳液在织物表面的应用效果进行研究和测试,最后用场发射扫描电镜(FE-SEM)对整理后的织物表面微观形貌进行了观察。结果表明:乳液外观乳白色带蓝色荧光;它的最佳反应条件:复合乳化剂用量为5%,引发剂APS用量为0.9~1.1%,反应温度为80℃,反应时间为4h。此时凝胶率和单体转化率分别为2.62%和93.3%;经IR、FE-SEM等研究发现,WPUAF具有预期的结构;其乳液粒径分布均匀,平均粒径为132.7 nm;同样,经WPUAF处理的织物表面明显覆盖了一层氟树脂膜;在用量为3.0 g/100 g的WPUAF/H2O条件下用WPUAF处理后的织物,经100℃焙烘5min、180℃定型2 min后可表现出良好的疏水效果,织物表面接触角可达到136.9°、疏水性为90分、疏油等级为6级;整理后的织物经水洗10次后疏水性仍可达80分,疏油等级达到5级。