论文部分内容阅读
本文使用马来酸酐、1H,1H,7H—十二氟庚醇和环氧乙烷为原料,用亚硫酸氢钠磺化得到两种新型含氟表面活性剂,分别为顺丁烯二酸单-(1H,1H,7H-十二氟庚基乙氧基)乙醇酯磺酸钠[H (CF2)6CH2OCH2CH2OCOCH (SO3Na) CH2COOH](简称FEOS-1)和顺丁烯二酸单-(1H,1H,7H-十二氟庚基三乙氧基)乙醇酯磺酸钠[H(CF2)6CH2OCH2CH2OCH2CH2OCH2CH2OCOCH(SO3Na)CH2COOH](简称FEOS-3),通过FT-IR、1HNMR和19F NMR等方法对它们的结构进行表征。研究了新合成的两种含氟表面活性剂的热稳定性,结果表明：FEOS-1开始热降解温度为240℃并最终在340℃分解完全；FEOS-3在250℃开始降解并在360℃降解完全。从热重分析的结果可以看出FEOS-3的热稳定性较FEOS-1略好,这是由于FEOS-3的分子量较大,从而使其热稳定性增加。综上所述,合成的两种含氟烷基磺酸盐表面活性剂都具有相当高的热降解温度,能够适用于温度较高的环境。两种新合成的含氟烷基磺酸盐表面活性剂的最低表面张力γCMC分别为分别为25.55mN·m-1和21.63mN·m-1,远远低于全氟庚基磺酸钠的最低表面张力γcMC (37.3mN·m-1),与PFOA的γcMC (19.51mN·m-1)接近,表现出很好的表面活性。并且新合成的含氟烷基磺酸盐表面活性剂的临界胶束浓度(CMC)比PFOA更低,表现出更高的胶束成形能力。新合成的两种含氟烷基磺酸盐类表面活性剂都有较好的水溶性,他们的克拉夫特点都小于0℃,低于n-C7F15SO3Na的56.5℃,表明它们比具有相同长度氟碳链的表面活性剂拥有更优异的水溶性。本文还采用一锅法的合成工艺,制得了新单体反丁烯二酸二乙酯(DEF)。根据实验结果确定最佳反应条件是：反丁烯二酸与乙醇的摩尔比为1：3,选择对甲苯磺酸为催化剂,当反丁烯二酸的量为1.0mol时,催化剂的加入量3.0g较合适。通过提纯可得特殊香味的无色透明油状液体,通过气相色谱分析,单体的纯度在99.0%以上。通过FT-IR对单体的化学结构进行了表征,证明合成的化合物为反丁烯二酸二乙酯(CH3CH2OCOCCOCOCH2CH3)。本文主要以新合成的含氟表面活性剂FEOS-3与OP-10复配作为乳化剂,以过硫酸钾／亚硫酸氢钠(K2S2O8/NaHSO3)为氧化还原引发体系,合成了稳定的三氟氯乙烯／乙烯基正丁基醚／反丁烯二酸二乙酯的三元共聚乳液。为了获得含氟聚合物乳液最优配方以及最佳的反应条件,实验主要从反应温度、单体配比、氧化还原引发剂用量、乳化剂的用量以及反应时间等方面做了仔细的研究。通过实验,确定含氟聚合物乳液的最佳反应条件：CTFE/BVE/DEF的配比为4/5/1,乳化剂用量为单体总质量的3.0%,引发剂用量为单体总质量0.4%,45℃下反应8h。在此条件下,单体转化率可达90%以上,得到稳定性良好的乳液。以激光粒度分析仪(LPS)、傅立叶红外(FT-IR)、透射电镜(TEM)及差示扫描量热法(DSC)等为主要分析手段,对聚合物乳液以及聚合物进行了分析表征。结果表明随着第三单体DEF的加入,聚合物乳液粒径变大,粒径分布变窄；随着聚合反应温度升高,粒径随之变小；引发剂浓度增大,使乳液稳定性增强,从而使乳胶粒子粒径减小,乳胶粒子数量逐渐增加；随着乳化剂加入量的增加,乳液的平均粒径逐渐减小,PDI指数同样呈现逐渐减小的趋势。我们制得的聚合物有较好的热稳定性,并随着DEF用量的增加聚合物的玻璃化温度Tg有稍微下降的趋势,接触角也略微下降。