全氟丙烯酸酯共聚物無(wú)皂乳液的制備與性能.pdf

1、含氟丙烯酸酯聚合物因其分子側(cè)鏈上含有原子半徑最小、電負(fù)性最大的氟原子，使它具有較低的表面自由能，這類聚合物具有拒水拒油的特殊功能。但含氟單體在水中的溶解度小，不易制得穩(wěn)定的乳液，為此，常見(jiàn)的辦法有：1、在制備含氟聚合物時(shí)加入大量的有機(jī)溶劑，制備成溶劑型的產(chǎn)品。2、加入小分子的乳化劑進(jìn)行乳化[1]，制成水溶性產(chǎn)品。但有機(jī)溶劑對(duì)環(huán)境污染大，環(huán)保性全氟丙烯酸酯聚合物乳液成為了研究的熱點(diǎn)[2-5]。而小分子乳化劑不容易除去，影響產(chǎn)品的使用效果，

2、因此，水溶性的含氟丙烯酸酯無(wú)皂乳液的合成已經(jīng)成為乳液聚合以及環(huán)境友好材料的研究熱點(diǎn)。
　　 本論以甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨(DMC)陽(yáng)離子單體，全氟烷基乙基丙烯酸酯(FM)為含氟單體、甲基丙烯酸甲酯(MMA)、丙烯酸丁酯(BA)、丙烯酸十八酯(ODA)為主要原料，以偶氮二異丁腈(AIBN)和過(guò)硫酸鉀(KPS)為引發(fā)劑，以丙烯酸羥乙酯(HEA)為交聯(lián)劑，制備了水溶性陽(yáng)離子全氟丙烯酸酯共聚物(PFEA)無(wú)皂乳液。討論了單體的用量

3、和反應(yīng)條件對(duì)PFEA無(wú)皂乳液聚合的影響，利用傅里葉紅外光譜(FT-IR)、掃描電子顯微鏡(SEM)、原子力顯微鏡(AFM)、多媒體顯微鏡、熱重分析(TGA)對(duì)共聚物的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征，分析了乳膠膜的表面性能，計(jì)算了它的表面自由能，測(cè)定了經(jīng)過(guò)PFEA無(wú)皂乳液整理劑處理過(guò)的棉布和紙張樣品表面對(duì)水和液體石蠟的接觸角。結(jié)果表明：
　　 (1)PFEA無(wú)皂乳液穩(wěn)定性良好，增加DMC可以提高產(chǎn)品的穩(wěn)定性；反應(yīng)溫度影響體系穩(wěn)定性。最好的單體配比

4、為：m(MMA):m(BA):m(ODA):m(DMC):m(HEA)=6:1:2:4:0.5。最好的反應(yīng)溫度為80℃。當(dāng)乳液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20％，w(FM)=50％時(shí)，乳液的表面張力為27.19mN/m。
　　 (2)FT-IR分析表明FM單體成功參與了聚合反應(yīng)，生成了無(wú)規(guī)共聚物；從SEM照片可以看出，未經(jīng)過(guò)整理的空白棉布和未經(jīng)過(guò)表面施膠紙張的表面較粗糙，且有溝壑及顆粒存在，與此相比，經(jīng)水性陽(yáng)離子全氟丙烯酸酯共聚物細(xì)微乳液整理過(guò)

5、的棉布和經(jīng)過(guò)表面施膠過(guò)的紙張的表面很光滑，溝壑、顆粒等基本消失。從AFM照片可以看出，該全氟陽(yáng)離子聚丙烯酸酯乳膠膜的表面有粗糙的雙微觀結(jié)構(gòu)：一層是微米結(jié)構(gòu)，另一層是微米結(jié)構(gòu)表面有一層納米級(jí)結(jié)構(gòu)，類似荷葉的表面結(jié)構(gòu)。多媒體顯微鏡表明，PFEA乳液粒子形狀規(guī)則，粒子大小相近，有好的分散性；利用TGA考察共聚物的熱穩(wěn)定性，結(jié)果表明，PFEA乳膠膜開(kāi)始熱分解的溫度明顯高于非氟丙烯酸酯共聚物乳膠膜，溫度差達(dá)到16℃，乳膠膜耐熱性有所提高。

6、　　 (3)PFEA乳膠膜的表面自由能研究表明，適當(dāng)增加FM的用量有利于提高乳膠膜的表面性能，降低共聚物的表面自由能。當(dāng)w(FM)從10％增加到50％時(shí)，表面自由能從36.25mJ/m2降到19.01 mJ/m2。
　　 (4)分析了FM含量和PFEA乳液用量對(duì)棉布和紙張表面對(duì)水和液體石蠟的靜態(tài)接觸角的影響；增加FM含量，接觸角也隨之增大；增加PFEA乳液用量，被整理過(guò)的棉布和紙張對(duì)水和液體石蠟的靜態(tài)接觸角隨之提高；當(dāng)PFEA