三防助剂分子设计工艺及性能的初步探索(2)

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2.1 拒水/拒油/拒污原理的简单介绍 7

2.1.1 拒水机理 7

2.1.2 拒油机理 8

2.1.3 拒污机理 8

2.2 新型三防整理剂的分子设计原理 9

3 方案设计 10

3.1 基准文献 10

3.2 设计思路 10

3.2.1 固定单体质量配比下考察非氟单体碳链长度对聚合物乳胶膜润湿性能的影响 10

3.2.2 对聚合工艺条件进行初步探索以提高乳液稳定性，提高单体转化率 11

3.2.3 各种考核指标的测试方法 11

3.2.4 方案设计思路图 11

4 实验部分 12

4.1 药品与仪器 12

4.2 实验及结果 13

4.2.1非氟单体碳链长度对聚合物乳胶膜润湿性能的影响 13

4.2.2 对聚合工艺条件进行初步探索以提高乳液稳定性，提高单体转化率 14

4.3 实验分析 17

4.3.1 数据分析 17

4.3.2 实验过程分析 18

结论 19

致谢 20

参考文献 21

附录 22

1 引言

1.1 概述

含氟聚合物材料由于其表面能极低，具有良好的热稳定性，优异的耐化学性耐热性和耐候性，以及低折射率和低介电常数，可以被用作表面改性剂如在不同的底物（如纺织品、纸张，皮革，地毯，无纺布或建筑材料）的拒水和拒油的除污，受到学术和工业界的高度关注，在功能涂料等行业具有广泛的应用前景。然而，含氟聚合物材料溶解性较差，一般只能溶于含氟溶剂中，同时成本也较高，应用上因此受到限制。为了增加含氟聚合物的溶解性以及与其他树脂的相容性，可在含氟聚合物中引入非氟化丙烯酸酯链段，这样既提高了含氟聚合物的溶解性，又能综合两种聚合物各自的特点，使其性价比大大提高，因此其应用前景十分可观[1]。

1.2 三防整理剂的发展

1950年美国DuPont公司率先发表以四氟乙烯乳液为织物拒水拒油剂的专利；1953年美国3M公司成功研制出以全氟羧酸铬为主体的有机氟拒水拒油处理剂：1956年又研制出Scotchgard系列的有机氟处理剂，在上世纪50至60年代的研究中，有机氟拒水拒油剂多是低分子氟碳拒水拒油剂。而60年代后期，日本、西欧相继开发成功含氟丙烯酸类的织物整理剂[2]。

上世纪70年代以后，人们开始研究含氟烷基丙烯酸酯共聚物，并且进一步研究了有机氟聚合物的作用机理。对有机氟化合物的表面特性进行了一系列的研究，得出端基-CF3是降低表面张力最为有效的基团，分子结构中氟含量的提高会引起聚合物的表面张力降低，其中带有全氟烷基侧链的氟代聚丙烯酸酯的表面张力最低，故其具有优异的拒水拒油性 [3]。70年代研究种类呈现多样性，如含硅氧烷的有机氟拒水拒油剂、含氟聚氨酯等。丙烯酸酯聚合物具有良好的成膜性，这类拒水拒油剂能很好地和基材结合，耐水性增加，但是仍需溶于有机溶剂。70年代美国在有机氟拒水拒油剂的研究中处于世界领先地位，同时欧洲的化学公司也相继推出了它们的有机氟拒水拒油剂参与竞争。日本从20世纪50年代后期起步，到80年代，在某些方面已经赶上或超过西方国家，其年生产能力已占世界总生产能力的25-75％。