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含氟丙烯酸酯共聚物既具备含氟化合物优异的“三高二憎”特性，即高表面活性、高热稳定性、高化学惰性、憎水性和憎油性；又具备丙烯酸酯类聚合物成膜性好的特点。近年来关于含氟丙烯酸酯聚合物的研究发展很快，其聚合方法主要为溶剂聚合和乳液聚合，而无皂乳液聚合制备含氟乳液的研究尚未见报道。
本研究以聚乙烯醇为分散保护剂，在聚合体系中加入小分子醇类助乳化剂以及少量助溶剂丙酮，以苯乙烯、丙烯酸丁酯为主要单体，阳离子单体甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯及含氟单体2-(N-甲基全氟辛烷基磺酰基)乙基丙烯酸酯为功能性单体，采用无皂乳液聚合制备出稳定的阳离子含氟丙烯酸酯共聚物乳液。研究了乳液聚合的影响因素以及乳液和乳胶膜的相关性能，测定了含氟丙烯酸酯共聚物的结构与性能。
阳离子含氟丙烯酸酯共聚物乳液应用于造纸工业，可作为表面处理剂，用于表面施胶和浆内施胶。本文对含氟乳液表面施胶和浆内施胶的作用机理及其对纸张的防水防油机理进行了初步探讨。
研究结果表明：
(1)通过向聚合体系中引入高分子分散保护剂PVA，挥发性的助乳化剂正辛醇，助溶剂丙酮，阳离子共聚单体等方法可以采用无皂乳液聚合制得稳定的阳离子含氟丙烯酸酯共聚物乳液。
(2)无皂乳液聚合制备含氟丙烯酸酯共聚物乳液的较佳工艺：一次投料法；m(苯乙烯)：m(丙烯酸丁酯)=1：1～1：1.5，w(甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵)=15％～20％，w(2-(N-甲基全氟辛烷基磺酰基)乙基丙烯酸酯)=0～20％；w(引发剂)=1.6％～1.8％，w(PVA)=4％～6％，w(正辛醇)=3％；反应时间5～6h，反应温度80～85℃，反应体系pH值为5.0～6.0。
(3)硬软单体配比为1：1～1：1.5范围内，乳胶膜的成膜性能较好；引发剂用量增加，乳胶膜的耐水性降低；含氟单体量增加，乳胶膜的耐水性、耐溶剂性随之增强，乳胶膜的拉伸强度随之增大，断裂伸长率随之减小。
(4)通过液体在乳胶膜表面接触角大小的变化，表明热处理有利于含氟共聚物中的含氟链段在乳胶膜表面富集；随着含氟单体量的增加，乳胶膜表面自由能下降。
(5)FT-IR证实了P(St-BA-DM-FM)中各单体单元的存在；GPS测定含氟丙烯酸酯共聚物(m(St)/m(BA)/m(DM)/m(FM)=5：7：3：3.75)的(-M)n=8662，(-M)w=23406；TEM测定乳液粒子呈规则的球形，颗粒表面光滑，粒子分布较为均一，经测量计算乳胶粒平均粒径为73～88nm；WAXD测定共聚物为非晶态；DSC测定共聚物玻璃化转变温度为29.3℃；DTA测定共聚物起始分解温度为351.9℃，结束温度为466.3℃。
(6)将含氟乳液作为纸张防水防油剂用在造纸工业，其可用于表面施胶，也可用于浆内施胶。两种处理方法均可以赋予纸张一定的防水防油性，并一定程度上改善纸张的其他性能。通过SEM可观测到共聚物处理后的纸页纤维编织紧密，纤维间发生粘结，空隙率降低。以上研究表明：通过无皂乳液聚合制备含氟丙烯酸酯共聚物乳液的方法是成功的，该方法能够制备出具有强阳离子性、无乳化剂、乳胶粒分布较为均一、表面光滑洁净的乳液；乳胶膜的耐水性、耐溶剂性、力学性能以及表面性能较好；该乳液作为防水防油剂在造纸工业上具有较好的应用效果。
本论文的主要创新点如下：
(1)通过无皂乳液聚合制备了稳定的含氟丙烯酸酯共聚物乳液。本实验通过向聚合体系中引入高分子分散保护剂PVA，挥发性正辛醇、少量助溶剂丙酮、含有亲水性基团的功能性单体等方法制得了稳定的无皂含氟丙烯酸酯共聚物乳液。
(2)含氟丙烯酸酯共聚物乳液具有强阳离子性。在本实验中使用叔胺盐型阳离子单体进行共聚，使聚合物分子具有阳电性。
(3)含氟丙烯酸酯共聚物乳液具有自乳化性。阳离子单体经共聚并使之在酸性条件下成盐，赋予聚合物分子亲水端，使聚合物分子成为自乳化的大分子共聚物。