含全氟壬烯基丙烯酸酯单体合成及乳液聚合

研究了含全氟壬烯基丙烯酸酯的合成及其聚合反应。以全氟壬烯氧基苯磺酰氯为原料,经酰胺化、酯化得到N-甲基-N-p-全氟壬烯氧基苯磺酰胺基乙基丙烯酸酯(Ⅲ);确定了Ⅲ的较优合成工艺条件为:n(Ⅱ)∶n(丙烯酰氯)=1∶3,室温反应6 h,含氟单体Ⅲ的收率为75.0%;并将Ⅲ与甲基丙烯酸甲酯(MMA)、丙烯酸丁酯(BA)在K2S2O8(KPS)存在下,通过半连续乳液聚合法,制备了含氟丙烯酸酯乳液。用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、核磁共振波谱(1HNMR)、质谱(ESI-MS)等对含氟丙烯酸酯单体(Ⅲ)和聚合物乳胶膜的结构进行了表征;考察了乳液的稳定性、Ⅲ的含量对聚合物膜上水接触角的影响。当含氟丙烯酸酯占单体总质量的20%时,水接触角为88.2°。     

钛氟聚丙烯酸酯乳液的性能及应用

以纳米TiO_2(nano-TiO_2)、γ-甲基丙烯酰氧乙基三甲氧基硅烷(KH570)、全氟辛基乙基丙烯酸酯(FM)为主要原料,通过KH570改性纳米TiO_2后,与丙烯基单体共聚制得活性纳米TiO_2改性含氟聚丙烯酸酯复合乳液。通过FTIR、AFM及接触角测量仪表征共聚物的结构,测定了其性能。结果表明:改性纳米TiO_2、含氟单体均成功引入到聚丙烯酸酯共聚物中;乳胶粒呈球形分布,表面光滑且呈单分散状态,平均粒径为184 nm;与丙烯酸酯聚合物相比,改性后涂膜的粗糙度提高,有利于防水防油性能的提升。氟硅单体的加入使涂膜的接触角增大,对水和二碘甲烷的接触角分别为125°及110°,复合乳液用作表面施胶剂对纸张进行测试后,纸张对水接触角为147°,对二碘甲烷接触角为133°,纸张防水防油性随着氟单体的引入而显著增加。     

活性纳米TiO2改性含氟聚丙烯酸酯复合乳液的性能及应用

以纳米TiO2 (Nano-TiO2)、-甲基丙烯酰氧乙基三甲氧基硅烷(KH570)、全氟辛基乙基丙烯酸酯（FM）等为主要原料,通过KH570改性纳米TiO2后,与丙烯基单体共聚制得了活性纳米TiO2改性含氟聚丙烯酸酯复合乳液。通过红外光谱（FT-IR）、原子力显微镜（AFM）及接触角测量仪等手段研究了共聚物的结构及性能。结果表明：改性纳米TiO2、含氟单体均成功引入到聚丙烯酸酯共聚物中;乳胶粒呈球形分布,表面光滑且呈单分散状态,平均粒径为184nm;与丙烯酸酯聚合物相比,改性后涂膜的粗糙度提高,有利于防水防油性能的提升。氟硅单体的加入使涂膜的接触角大大增加,对水和二碘甲烷的接触角分别为125°及110°, 复合乳液用作表面施胶剂对纸张进行测试后,纸张对水接触角为147°,对二碘甲烷接触角为133°,纸张防水防油性随着氟单体的引入而显著增加。     

核壳型短链含氟丙烯酸酯乳液的合成及表征

该文研究了核壳型短链含氟丙烯酸酯乳液的合成与表征。以甲基丙烯酸甲酯(MMA)和丙烯酸丁酯(BA)的共聚体为核,短氟碳链2-(全氟己基)乙基甲基丙烯酸酯(FMA6)和非氟烷基丙烯酸酯的共聚体为壳,采用多步乳液聚合法,合成系列具有核壳结构的含氟丙烯酸酯乳液,研究了壳相中氟单体用量和非氟烷基丙烯酸酯的烷基链长度n(链长n=4、8、12、16、18)对产物疏水疏油性能的影响,并对产物进行表征。结果表明:当采用氟单体用量为总单体质量的8.5%,甲基丙烯酸十六酯(CMA)的共聚体为壳层时,由合成乳液制得的乳胶膜的疏水疏油性最佳,对水接触角为124.67°,对二碘甲烷接触角为112.76°。FTIR、TEM和DSC/TGA表征表明,原料单体均参加了反应;乳液颗粒具有明显的核壳结构;聚合物存在两个玻璃化温度(-18.87℃和32.08℃),热分解温度比不含氟的聚合物提高了近20℃。由此说明,用合成的核壳型短链含氟丙烯酸酯乳液制得的涂膜具有优异的疏水疏油性和耐热性能。     

含氟丙烯酸酯改性水性硝化纤维乳液的制备及其性能

以硝化纤维(NC)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、丙烯酸(AA)、丙烯酸羟乙酯(HEMA)、全氟辛基乙基丙烯酸酯(FA)、三乙胺(TEA)为主要原料,采用自乳化法制备含氟丙烯酸酯改性水性硝化纤维乳液(WNC)。通过傅里叶变换红外光谱(FTIR)、透射电子显微镜(TEM)、纳米粒度仪、动态流变仪以及视频光学接触角测定仪对所制乳液及薄膜进行了结构和性能表征,并考察了单体聚合温度、n(AA)∶n(HEMA)、含氟丙烯酸酯质量分数(占反应物AA、HEMA、NC、IPDI总质量的百分数)对乳液及其薄膜性能的影响。结果表明,所得WNC乳液性能稳定,乳液胶粒呈球形,具有核-壳结构。当单体聚合温度为60℃,n(AA)∶n(HEMA)=3∶1,含氟丙烯酸酯用量为1.0%时,所得乳液粒径较小且分布窄,平均粒径和分散系数分别是54 nm和0.023;改性后的乳液薄膜吸水率降低至2.0%,薄膜接触角增加至120°,相比较未改性的WNC乳液,改性后的WNC乳液薄膜具有优异的耐水性。     

含氟聚丙烯酸酯-聚氨酯复合乳液的合成及其应用

以水性聚氨酯作为种子乳液,与含全氟己基乙基丙烯酸酯(C6F)、丙烯酸羟丙酯(HPAA)、甲基丙烯酸十八酯(SMA)、苯乙烯(ST)等进行乳液聚合,制得了含氟聚丙烯酸酯-聚氨酯复合乳液(WPUAF)。通过红外光谱、纳米粒度仪、场发射扫描电镜(FE-SEM)等对WPUAF的结构、粒径、成膜形貌以及应用性能进行研究。结果表明,WPUAF能在纤维表面形成一层致密的疏水膜;在WPUAF的用量为3 g/100 g H2O,并在100℃烘焙5 min、180℃定型2 min的工艺条件下,整理后的织物与水的接触角达到136.9°,疏油等级为6级。     

全氟烷基丙烯酸酯对全氟丙烯酸酯乳液性能的影响

在十八烷基三甲基氯化铵(1831)和含氟乳化剂N,N-二甲基-N'-(2-三氟甲基-1-五氟乙基)(FS)的复合乳化作用下,以全氟烷基丙烯酸酯(FM)、丙烯酸丁酯(BA)、甲基丙烯酸甲酯(MMA)、甲基丙烯酸二甲基胺基乙酯(DM)为反应单体,以过硫酸钾(KPS)为引发剂,制备了全氟烷基聚丙烯酸酯乳液(FPE)。通过红外光谱(IR)、热失重分析(TG)对聚合物的结构和热稳定性进行了表征,并用接触角、原子力显微镜(AFM)分析了乳液的防水性能,表明FM成功地接枝到了聚合物上,随着含氟量的增加,分解温度达351.5℃;在含氟量达到w(FM)=12%时,水接触角达127°;采用Z粒度仪以及透射电镜(TEM)对共聚物外观形貌进行了表征,结果表明,乳胶粒的形态呈球形,呈单分散,平均乳液粒径为220 nm。     

可聚合阳离子含氟表面活性剂在含氟丙烯酸酯乳液聚合中的应用

以可聚合阳离子含氟表面活性剂N-(乙酸全氟辛基乙基酯)-N-(乙醇丙烯酸酯)二甲基溴化铵(PF8DM)为乳化剂,进行含氟丙烯酸酯的细乳液聚合研究,考察了PF8DM用量对单体转化率和凝胶率的影响,PF8DM用量对乳液的稳定性和表面性能的影响;分别采用PF8DM和十六烷基三甲基溴化铵作为乳化剂考察其对乳胶膜性能的影响。结果表明,当PF8DM含量为单体总质量的4%时,单体转化率达95%,凝胶率为0.6%;所得乳液具有优异的贮存、稀释、离心稳定性;当PF8DM用量为单体总质量的6%时得到的乳胶膜接触角达118.6°。在总含氟量相同的条件下,采用PF8DM为乳化剂制备的含氟丙烯酸酯乳液,其乳胶膜的吸水率大大降低,拒水性也明显增强。     

全氟丁基丙烯酸酯拒水剂的合成及其应用

以短碳链含氟单体N-甲基全氟丁基磺酰胺基乙基丙烯酸酯(C4氟酯)、甲基丙烯酸十八烷基酯（SMA）、甲基丙烯酸甲酯(MMA)和偏二氯乙烯(VDC)为聚合单体,采用半连续种子乳液聚合法制备了短碳链全氟丁基丙烯酸酯（PC4FA）共聚物乳液,并将其应用于织物整理上。采用FTIR、XPS表征了共聚物的结构和表面元素组成,利用AFM、SEM观察了短碳链全氟丁基丙烯酸酯拒水剂整理前后棉织物的表面形态变化。考察了拒水剂中含氟单体用量、拒水剂质量分数、焙烘温度和焙烘时间对织物拒水效果的影响。优化的整理工艺为：拒水剂中含氟单体质量分数为51.02%,拒水剂质量分数1.8%,焙烘温度180℃,焙烘时间5min。经该工艺整理后的棉织物对水的接触角可达142.5°,拒水等级为100分。     

全氟丁基丙烯酸酯拒水剂的合成及应用

以N-甲基全氟丁基磺酰胺基乙基丙烯酸酯(C4氟酯)、甲基丙烯酸十八烷基酯(SMA)、甲基丙烯酸甲酯(MMA)和偏二氯乙烯(VDC)为聚合单体,采用半连续种子乳液聚合法制备了拒水剂短碳链全氟丁基丙烯酸酯(PC4FA)共聚物乳液,并将其应用于织物整理上。采用FTIR、XPS表征了共聚物的结构和表面元素组成,利用AFM、SEM观察了短碳链全氟丁基丙烯酸酯拒水剂整理前后棉织物的表面形态变化。考察了拒水剂中含氟单体用量、拒水剂质量分数、焙烘温度和焙烘时间对织物拒水效果的影响。优化的整理工艺为:拒水剂中含氟单体含量为51.02%(以单体的总质量为基准,下同),拒水剂质量分数为1.8%,焙烘温度180℃,焙烘时间5 min。经该工艺整理后的棉织物对水的接触角可达142.5°,拒水等级为100分。     

一种含氟共聚物乳液的制备及其性能

通过制备一种含有全氟壬烯基的含氟共聚物乳液,并考察其性能,研究了含氟单体对共聚物乳液性能的影响。以K2S2O8为引发剂,丙烯酸丁酯(BA)、甲基丙烯酸甲酯(MMA)和全氟壬烯基烯丙基醚(PFNAE)为共聚单体,采用半连续乳液聚合的方法,制备了带蓝色荧光的含氟乳液。用傅里叶红外(FT-IR)、接触角、差示量热扫描(DSC)和热重(TG)分析等手段对制备的PFNAE-BA-MMA共聚物(PBM)结构和性能进行表征。结果表明:引入含氟单体后,聚合物的疏水性、热稳定性、玻璃化温度(Tg)都有提高。水在含氟共聚物上的接触角随含氟单体用量的增加而增大,当PFNAE占单体总质量的25%时,水的接触角为94.9°;当PFNAE占单体总质量的20%时,共聚物在221℃开始分解,429.5℃分解完全,该共聚物Tg为8.5℃。PFNAE-BA-MMA共聚物具有一定的拒水性和良好的热稳定性。     

自制反应性乳化剂制备的含氟核壳乳液及性能

采用烷基酚聚氧乙烯醚（OP-10）与顺丁烯二酸酐反应,制得反应性乳化剂;以甲基丙烯酸甲酯（MMA）和丙烯酸丁酯（BA）为核,甲基丙烯酸甲酯（MMA）、丙烯酸丁酯（BA）和甲基丙烯酸十二氟庚酯（DFMA）为壳,采用半连续种子乳液聚合方式制备核壳型含氟丙烯酸酯乳液。对反应性乳化剂的性能进行了初步探究,并通过红外光谱、TEM、DSC、CA、TGA等对体系进行了研究。结果表明,自制的反应性乳化剂性能优异,合成的乳胶粒具有典型的核壳结构,乳液性能稳定;反应性乳化剂的引入使涂层具有较低的表面能,有效地提高了乳胶膜的疏水性能。     

含氟丙烯酸酯超疏水膜的制备与性能研究

以甲基丙烯酸甲酯(MMA)和甲基丙烯酸十二氟庚酯(DFMA)为共聚单体,采用悬浮共聚制备出超疏水含氟丙烯酸酯树脂,然后通过溶剂挥发法制得超疏水膜。通过红外光谱(FTIR)、扫描电子显微镜(SEM)、接触角(WCA)和热分析(TG)等手段,对含氟丙烯酸酯树脂膜进行的组成、外观形貌、疏水性能和热性能等方面进行研究。结果表明:含氟丙烯酸酯树脂膜表面结构是凸凹不平的,由很多微纳米尺寸的乳突组成,类似荷叶表面结构;蒸馏水在该含氟丙烯酸酯树脂膜表面的接触角为164.3°,接触角滞后为4.4°;热重分析(TG)显示其分解温度在200℃以上。研究结果表明该含氟丙烯酸酯树脂是一种极具潜能的超疏水材料。     

核壳型含氟丙烯酸酯乳液的合成及表征

以甲基丙烯酸甲酯(MMA)、丙烯酸丁酯(BA)、甲基丙烯酸六氟丁酯(HFMA)等为主要原料,采用多步乳液聚合法,合成了具有核壳结构的含氟丙烯酸酯乳液。实验结果表明,主要单体质量比m(MMA)∶m(BA)=45∶55,核壳单体质量比为6∶4,含氟单体质量分数为7%,乳化剂质量分数为3%~4%时,制备得到的含氟丙烯酸乳胶粒子具有软核/硬壳结构,粒径为120 nm,乳胶膜吸水率为7%。通过傅里叶红外光谱法(FTIR)对乳液结构进行表征,结果表明,含氟单体参与了有效聚合;差示量热扫描(DSC)和热重分析法(TG)分析结果表明,聚合物存在两个玻璃化温度(-10.2℃和58.4℃),且热分解温度比不含氟的聚合物提高了59℃;接触角测试结果表明,当w(HFMA)≥7%时,乳胶膜正面与水的接触角为98.2,°说明所合成的核壳结构含氟丙烯酸酯乳液中有机氟富集于壳层,涂膜的耐热、疏水性良好。     

阳离子型含氟丙烯酸酯共聚乳液的微波辐射制备

在微波辐射下,以十八烷基三甲基氯化铵为乳化剂,2,2-偶氮2甲基丙基脒-二盐酸盐（AIBA）为引发剂,将丙烯酸丁酯（BA）、甲基丙烯酸甲酯（MMA）、甲基丙烯酸十二氟庚酯（GO-4）以及甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵（DMC）进行乳液聚合,成功制备了Zeta电位在315mV左右、粒径为55~75nm的阳离子型含氟丙烯酸酯乳液。通过测定乳胶膜中氟元素含量,发现微波辐射能提高含氟单体共聚效率,使乳胶膜中氟元素含量增加。用固含量1％的阳离子型含氟丙烯酸酯共聚物乳液处理棉布织物,结果发现,棉布对水和正十六烷的接触角可分别达到111．3°、60．6°,表面自由能降至1581mJ／m2,棉布的静态吸水时间可以超过4h。     

细乳液聚合制备纳米SiO2／含氟丙烯酸酯复合乳液及其性能研究

采用溶胶-凝胶法,以正硅酸乙酯为前驱物,在丙烯酸酯单体为油相介质中原位生成纳米SiO2粒子,并通过细乳液聚合,制备出纳米Si02／含氟丙烯酸酯复合乳液。研究了含氟单体和SiO2的用量对复合乳胶膜性能的影响,并采用FT-IR,DSL等分析手段对产物进行了表征。结果表明：该乳液具有良好的稳定性,粒径分布较窄。当（甲基丙烯酸十二氟庚酯）FA与SiO2的用量分别为6％和5．5％时,乳胶膜表现出良好的疏水性能,对水的接触角达到了102．7°,吸水性降低到6．9％。     

不同粒径含氟丙烯酸酯共聚乳液的合成及膜表面疏水性能研究

采用半连续种子乳液聚合的方式,以丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸六氟丁酯为原料制备了粒径分别为30nm、75nm、210nm左右的含氟丙烯酸酯共聚物乳液。通过乳胶粒核壳结构设计与大小粒径乳液机械共混改性2种方法研究了如何在较少含氟单体用量的情况下达到较好的表面疏水性能。利用X射线光电子能谱、动态光散射仪、接触角测定仪等分析手段,研究了共聚物膜的表面性能和共聚物乳液粒径的大小及分布,测试结果表明,核壳结构乳液成膜后壳层含氟量较高,膜表面接触角大于90,°疏水性能强;而大小粒径乳液共混物成膜后表面含氟量较低,却仍能得到90°以上的接触角,表明乳胶膜表面具有粗糙结构,具有一定的仿荷叶效应。     

PUFA织物整理剂的制备及性能表征

通过溶液聚合相转化法制得一种新型聚氨酯改性氟代聚丙烯酸酯乳液(PUFA)。通过红外光谱、热失重分析、透射电镜及扫描电镜对乳液粒子的形态、胶膜的热稳定性及纤维上的膜形貌进行了观察,并对其易去污的应用性能进行了分析。研究结果表明,聚氨酯链段的引入使乳液具有良好的热稳定性,聚合物能在纤维表面形成一层光滑且有优异疏水性的膜,接触角可达123°,能使整理后棉织物的疏水性达到87分,疏油等级6级,易去污可达到5级。