核壳结构含氟丙烯酸酯共聚乳液的合成及应用性能研究

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含氟丙烯酸酯类共聚乳液属于含氟聚合物最重要的一类,具有极低的表面能,在织物整理、皮革纸张涂饰、建筑防污涂料等领域具有广泛应用。目前,国外已掌握了有关含氟丙烯酸酯共聚乳液的合成核心技术,并在市面上推出了相关产品。然而,国内在此方面的研究还有一些欠缺,主要存在的问题是:含氟单体有效利用率低;含氟单体价格昂贵;国内至今仍少有自主研发的规模化产品。本论文在β-环糊精(β-CD)的作用下,以甲基丙烯酸甲酯(MMA)、丙烯酸正丁酯(BA)为主要单体、甲基丙烯酸十二氟庚酯(DFHMA)为含氟单体,采用预乳化半连续种子乳液聚合法成功合成了核-壳结构含氟丙烯酸酯共聚物乳液。对合成工艺进行了相关研究,分别探讨了各种影响因素对单体转化率和乳胶粒粒径及粒径分布的影响,并测定了含氟丙烯酸酯共聚乳液的稳定性。结果表明,在聚合体系中引入β-环糊精对乳液最终单体转化率影响不是很大,但是对核聚合的反应速率有明显的正面促进作用,引发剂用量为0.6wt%~1wt%、聚合温度为80℃时,单体转化率高,转化率随着含氟单体用量的增加而逐渐减小;粒径分布测试发现所合成的含氟丙烯酸酯共聚乳液粒径较小,处于纳米级,单分散性好,在壳层单体发生聚合时没有形成新的粒子,即所得最终产物为共聚物而非两种聚合物的共混物。通过红外光谱(FTIR)、透射电镜(TEM)、X射线光电子能谱仪(XPS)、接触角测试等手段对含氟丙烯酸酯共聚物乳胶膜的结构和表面性能进行表征,证明了含氟单体有效地参与了共聚反应,所合成的含氟丙烯酸酯共聚乳液具有明显的核壳结构,单分散性和稳定性良好,其形成的共聚乳胶膜具有良好的表面性能。最后探讨了自制含氟丙烯酸酯共聚乳液对纯棉织物的拒水拒油整理工艺,并与市售含氟丙烯酸酯整理剂的整理效果进行对比。采用自制的含氟丙烯酸酯共聚乳液整理后的纯棉织物拒水级别为7级,拒油级别为1级,具有较好的耐水洗性能。但相比市售含氟整理剂,自制含氟丙烯酸酯共聚乳液整理效果还有待进一步提高。
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