侧基含长链全氟烷基(≥8)的聚合物是最为理想的低表面能聚合物材料之一,但它们在自然界中氧化降解生成C8衍生物如全氟辛酸(PFOA)或全氟辛基磺酰化物(PFOS),其在自然环境中难以继续降解,存在生物累积性和远距离迁移性,并对人类健康和生存环境有一定危害。现有研究表明短链全氟烷基(≤6)的衍生物不具有明显的生物累积性,但由它们合成的聚合物的拒水拒油功能显著降低,工业应用受到限制。因此,如何从短链全氟烷基出发,开发低表面能含氟表面处理剂作为C8衍生物的替代品已迫在眉睫。本论文从短链全氟烷基C4出发,利用单体分子内氟烷基-氟烷基协同作用,设计并合成双全氟烷基密集堆积的单体分子,由此合成低表面能的处理剂;同时,还通过引入刚性的芳香环作为锚固桥基,利用其增加氟烷基的刚性,使含氟烷基能在基体材料表面定位,从而提供更好的拒水拒油效果。论文合成了双短链全氟烷基单体,由此制备了双短链全氟烷基丙烯酸酯共聚物及含氟硅油,通过自组装和织物整理应用,探索了短链全氟烷基化合物结构与性能之间的关系,具体从以下四个方面展开:(1)以九氟-1-碘-丁烷和烯丙醇为初始原料,在焦亚硫酸钠引发下通过单电子转移引发自由基加成反应得到3-全氟正丁基-2-碘-1-丙醇,随后进行脱碘-脱羟基化反应得到3-全氟正丁基-1-丙烯,由3-全氟正丁基-1-丙烯与九氟-1-碘-丁烷再次进行单电子转移反应得到中间体1,3-全氟正丁基-2-碘-丙烷。然后分别与格氏试剂反应制得双短链全氟烷基产物4,4-双(全氟丁基-亚甲基)-1-丁烯和4-双(全氟丁基-亚甲基)次甲基-1-苯乙烯。通过FTIR和~1H NMR测试表征了中间体和目标产物的结构。(2)以4,4-双(全氟丁基-亚甲基)-1-丁烯和4-双(全氟丁基-亚甲基)次甲基-1-苯乙烯为底物,与三氯氢基硅烷进行硅氢加成反应合成了两种双全氟烷基三氯硅烷,随后通过FTIR、~1H NMR对化合物进行了结构鉴定。利用单分子自组装技术,分别制备了两种单分子膜,研究了自组装膜的表面疏水疏油性。以XPS和AFM表征了自组装膜表面元素分布和形态结构,证实在高温下低表面能的氟烷基能够向膜-空气界面迁移,并在表面富集。测试了单分子自组装膜的接触角,结果表明,高温焙烘、引入刚性桥基对提高自组装膜的表面接触角、降低表面自由能具有积极意义。(3)以1H,1H,2H,2H-全氟辛醇和丙烯酸为原料,通过酯化反应得到1H,1H,2H,2H-全氟辛基丙烯酸酯(TFOA),随后以TFOA、4,4-双(全氟丁基-亚甲基)-1-丁烯和4-双(全氟丁基-亚甲基)次甲基-1-苯乙烯为原料通过乳液聚合制备了三种共聚物乳液(代号为PTFOA,PABFB和PABFS),并分别将其应用于棉织物整理。通过讨论单体氟含量以及整理剂浓度的影响,确定了最优聚合及整理工艺。测试了聚合物应用于棉织物的拒水性能,通过与单氟烷基共聚物比较发现,同一个碳上密集堆砌两个短链全氟烷基以及引入刚性苯环作为桥基可以获得与长链全氟烷基PTFOA接近的拒液功能。(4)以4,4-双(全氟丁基-亚甲基)-1-丁烯和4-双(全氟丁基-亚甲基)次甲基-1-苯乙烯为原料,在卡斯特催化剂催化下分别与甲基二氯氢基硅烷进行硅氢加成反应,得到两种双短链全氟烷基甲基二氯硅烷,然后水解缩聚得到两种双短链全氟烷基氨基氟硅油,并分别进行乳化应用于棉织物整理。通过红外光谱、扫描电子显微镜、X-射线光电子能谱等测试了整理织物的表面结构。接触角测试表明,含苯基桥基的双短链全氟烷基氨基硅油整理织物的拒液性能更好。