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烯酸多氟烷基酯的制备及其共聚物拒液性能的研究 中文摘要 烯酸多氟烷基酯的制备及其共聚物拒液性能的研究 中文摘要 本课题为避免使用长氟碳链产品，主要研究目标为制备环境友好的短氟链聚合 物，并结合应用研究，提供具有良好拒水拒油功效的织物整理剂。 相关研究表明，聚合物中氟碳链越密集，越有利于降低聚合物的表面能。本论文 单体设计主要有两种思路：a.设计并合成多氟烷基密集堆积的不饱和羧酸含氟酯单 体，从而提高聚合物侧链上的氟烷基堆积的密集程度，并实现具有极低表面能的短氟 链聚合物整理剂的合成。b. 在另一类含氟单体设计中，引入了刚性的芳香环，增加 支链的刚性，使含氟烷基能在被处理表面的表层聚集，从而具有较高的表面性能，达 到更好的拒水拒油效果。 第一类单体通过以对甲苯磺酸为催化剂，对苯二酚为阻聚剂，甲苯为溶剂，顺丁 烯二酸、衣康酸、乌头酸为原料分别与十三氟辛醇、八氟戊醇进行了酯化反应，通过 快速色谱柱分离得到产物。 第二类单体以羟基羧酸（柠檬酸）为桥接单元，在单体中引入三个含氟烷基链， 使单体侧链上的氟烷基密度增加。 第三类单体引入了刚性的芳香环，同时，为了提高聚合物中含氟烷基的密集程度， 我们在其中两种含氟单体中引入了两个含氟烷基，期待获得更好的拒水拒油性能。 根据单体聚合性能筛选出三种结构的多氟烷基酯单体，并分别以对应的单氟烷基 单体作为参照物，研究了单体中氟烷基数目的增加对聚合物性能的影响。 筛选出的多氟烷基酯单体分别为：衣康酸双氟烷基酯；丙烯酰柠檬酸三氟烷基酯； 5-丙烯酰氧基间苯二甲酸双氟烷基酯。相应单氟烷基酯分别为：丙烯酸含氟烷基酯； 丙烯酰氧基丙酸含氟烷基酯；丙烯酰氧基间苯甲酸含氟烷基酯和丙烯酰氧基对苯甲酸 含氟烷基酯。 通过常规乳液聚合得到各种含氟聚合物。以不饱和羧酸含氟烷基酯为功能单体， MMA 为 “硬”单体，丙烯酸酯（EA、BA 或 OA ）为 “软”单体合成一系列聚合物 乳液。通过讨论引发剂浓度、聚合时间、聚合温度、单体含氟量、焙烘时间和焙烘温 I 中文摘要 烯酸多氟烷基酯的制备及其共聚物拒液性能的研究 度等的影响，优化了聚合反应条件和整理工艺。测试了聚合物应用于棉织物上的拒水 拒油效果，并与相应的参比物单氟烷基单体共聚物进行了比较，研究聚合物中氟烷基 的数量和排布对其拒水拒油性能的影响。最后，通过冷场扫描电子显微镜和原子力显 微镜观察了聚合物和整理后织物的表面形貌；通过红外光谱和广角 X 射线衍射对聚 合物及整理后织物的结构进行了分析；通过 X-射线光电子能谱测试分析了织物表面 化学元素组成。结果表明单体中氟烷基侧链数目的增加和芳香环的引入均有利于共聚 物表面含氟量的提高；由于单体中氟烷基侧链数目的增加和芳香环的引入所形成的共 聚物表面含氟烷基密集堆积的结构明显改善了最终聚合物的拒水拒油性能。证实了共 聚物中含氟链节单元的氟烷基密度和规整程度对共聚物的润湿性能具有显著影响。 利用KPS 引发衣康酸双十三氟辛酯乳液对真丝织物进行了接枝共聚。研究了KPS 浓度、pH值、反应温度、反应时间、单体用量对接枝真丝效果的影响，优化了真丝 接枝改性工艺。文中分别通过冷场扫描电子显微镜、红外光谱、X-射线光电子能谱、 广角X射线衍射、热分析及氨基酸等分析测试手段，对衣康酸双氟烷基酯接枝改性真 丝的化学成分和结构进行了研究。从微观角度探讨了改性真丝结构形态的变化、含氟 单体在真丝上接枝反应的位置及含氟单体接枝改性真丝的特征。结果表明FOM与真 丝的接枝共聚反应主要发生在非晶区内极性氨基酸和体积较大的氨基酸剩基。接枝处 理后的真丝织物热稳定性有所提高；随着接枝率的增加，织物拒水拒油性能逐渐增加。 关键词：棉，真丝，含氟单体，多羧酸酯，乳液聚合，改性，拒水拒油 作 者：叶皓华 指导教师：陈国强 教授