新型含全氟短碳链拒水拒油整理剂的合成与应用

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为满足特殊环境下作业的要求,经拒水拒油整理的纺织品发展越来越迅速,应用也越来越广泛,其中含氟拒水拒油整理剂因其优异的“三防”性能在功能整理领域得到了广泛的应用。含全氟长碳链(-CnF2n+1,n≥8)的有机氟化合物,特别是含全氟辛基磺酰化合物(PFOS)和全氟辛酸化合物(PFOA),因其极低的表面自由能、优良的憎水憎油、透气性,以及耐洗、防污和易去污性能,而被作为织物整理剂广泛地应用于织物染整行业。但研究发现PFOS在环境中的自然降解能力低、生物累积性高、有远距离迁移性,欧盟议会已通过决议,全面禁止PFOS在商品中的使用,因此开发新的、环境友好型的含全氟短碳链(-CnF2n+1,n<8)的织物整理剂来替代PFOS已刻不容缓。本文以自制的新型表面活性剂N-丙基-N-羟乙基全氟己基磺酰胺为原料,通过醇解反应合成了含全氟短碳链丙烯酸酯单体——N-丙基全氟己基磺酰胺基乙基丙烯酸酯(C6F13SO2N(C3H7)CH2CH2OCOCH=CH2),并将所得含氟单体与丙烯酸十八酯、丙烯酸-2-羟乙酯进行乳液聚合,进而制得织物整理剂,再将其应用于纯棉织物。本研究主要分为三个部分:(1)以N-丙基-N-羟乙基全氟己基磺酰胺为原料通过醇解反应合成新型含全氟短碳链的丙烯酸酯单体,并用红外光谱、核磁共振氢谱和碳谱表征其结构。通过探讨溶剂、温度、时间和反应物配比对产率的影响,得出合成含氟丙烯酸酯单体的优化条件为:溶剂为三氯甲烷,反应温度为45℃,反应时间为7h,N-丙基-N-羟乙基全氟己基磺酰胺:丙烯酰氯:正丙胺=1:2.5:2.5(mol/mol)。(2)将含氟单体与丙烯酸十八酯、丙烯酸-2-羟乙酯进行乳液聚合,制得织物整理剂,并用红外光谱表征其结构。通过讨论引发剂浓度、乳化剂浓度、反应温度和反应时间对乳液聚合反应转化率和性能的影响,得到合成织物整理剂的优化条件为:引发剂过硫酸铵的浓度为0.8%(w/w),混合乳化剂(OP:SDS=2:1(w/w))的浓度为4%(w/w),反应温度为75℃,反应时间为4h。(3)将所得整理剂,处理纯棉织物。通过讨论整理剂中含氟丙烯酸酯单体的含量、整理液中整理剂的浓度、焙烘温度和焙烘时间对织物拒水拒油效果的影响,得到优化整理工艺为:整理剂中含氟丙烯酸酯单体含量为60%(mol/mol),整理液体系中整理剂的浓度为6%(w/w),焙烘温度为160℃,焙烘时间为120s。经该工艺整理后的织物具有良好的拒水拒油效果,对水的接触角可达138.5。,对液体石蜡的接触角达到126.8。,对正十四烷的接触角也能达到105.8。,且耐洗性优良。
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