超支化聚氨酯氟代聚丙烯酸酯的制備與應(yīng)用研究.pdf

1、含氟聚丙烯酸酯以其優(yōu)異的防水防油性、易去污性、耐溶劑性以及良好的耐候性占據(jù)著織物防水產(chǎn)品的主要市場(chǎng)。它能顯著降低織物表面的表面能，尤其是C8及以上氟碳鏈的含氟聚丙烯酸酯具有非常優(yōu)異的防水防油性。但經(jīng)過(guò)大量的研究發(fā)現(xiàn)，C8防水劑產(chǎn)品含有全氟辛烷磺?；衔?PFOS)和全氟辛酸銨化合物(PFOA)，這兩種物質(zhì)難降解，有生物累積性，對(duì)人類(lèi)健康造成威脅。2015年歐盟和美國(guó)已全面禁止使用PFOA/PFOS。超支化聚氨酯具有易成膜性，大量端基官

2、能團(tuán)，三維空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，而短碳鏈含氟聚合物可以被降解，對(duì)環(huán)境友好，符合綠色化學(xué)的理念。因此結(jié)合兩者的優(yōu)勢(shì)，制備出超支化聚氨酯氟代聚丙烯酸酯和水性超支化聚氨酯氟代聚丙烯酸酯乳液，能夠很好地解決C8防水劑難以降解的問(wèn)題，有很高的應(yīng)用價(jià)值和發(fā)展前景。本文主要探討了產(chǎn)物的合成條件，研究了其性能及應(yīng)用性能。主要內(nèi)容如下:
　　(1)以六亞甲基二異氰酸酯(HDI)、三羥甲基丙烷(TMP)、丙烯酸羥乙酯(HEA)等為原料，在反應(yīng)溫度為70℃，反

3、應(yīng)時(shí)間為7h條件下，先合成雙鍵封端的超支化聚氨酯預(yù)聚體（HPU）;再以偶氮二異丁腈(AIBN)為引發(fā)劑，將全氟己基乙基丙烯酸酯(C6F)，其他丙烯酸酯類(lèi)單體和HPU進(jìn)行溶液聚合，合成了固含量為52.8％，黏度為2600mPa·s的超支化聚氨酯氟代聚丙烯酸酯(HPUFA)。用傅里葉紅外光譜(FT-IR)、核磁共振1H-NMR和13C-NMR對(duì)產(chǎn)物結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征。用場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡(SEM)、靜態(tài)接觸角測(cè)量?jī)x對(duì)其處理過(guò)的織物表面進(jìn)行了微觀(guān)形貌

4、觀(guān)察和靜態(tài)接觸角測(cè)量。結(jié)果表明:HPUFA具有超支化的結(jié)構(gòu)，支化度為0.526;經(jīng)HPUFA處理的織物表面具有一層均勻的膜，當(dāng)初始n(NCO)/n(OH)=1.4時(shí)，HPUFA的用量為1.5g/100g乙酸乙酯，烘焙溫度為180℃，烘焙時(shí)間90s時(shí)，其靜態(tài)接觸角可達(dá)137.5°，疏水性能達(dá)到90分，疏油等級(jí)達(dá)到5級(jí)。
　　(2)以HDI、TMP、二羥甲基丁酸(DMBA)、HEA等為原料，反應(yīng)溫度為70℃，反應(yīng)時(shí)間為8h，合成超支化

5、聚氨酯預(yù)聚體，經(jīng)三乙胺中和，制備出水性超支化聚氨酯，再以過(guò)硫酸銨(APS)為引發(fā)劑，將短碳鏈含氟丙烯酸酯和其他丙烯酸酯單體通過(guò)核殼乳液聚合制備出超支化聚氨酯氟代聚丙烯酸酯(WHFUFA)乳液。經(jīng)測(cè)量WHPUFA乳液的固含量為19.64％，黏度為70mPa·s，轉(zhuǎn)化率為90.16％，凝膠率1.78％，穩(wěn)定性良好，帶有藍(lán)色熒光。用傅里葉紅外光譜((FT-IR)對(duì)產(chǎn)物結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征。用透射電鏡(TEM)、納米粒度儀對(duì)乳液的性能進(jìn)行了分析。用場(chǎng)

6、發(fā)射掃描電鏡(SEM)、靜態(tài)接觸角測(cè)量?jī)x對(duì)其處理過(guò)的織物表面進(jìn)行了微觀(guān)形貌觀(guān)察和靜態(tài)接觸角測(cè)量。結(jié)果表明:產(chǎn)物WHPUFA具有預(yù)期的結(jié)構(gòu);TEM表明乳液有明顯的核殼結(jié)構(gòu)，經(jīng)納米粒度儀測(cè)試，乳液的平均粒徑為66.3nm; WHPUFA乳液處理的織物表面有一層均勻的薄膜，當(dāng)乳化劑的用量為3％～5％，DMBA含量為3％～5％，乳液用量為2 g/100g水時(shí)，靜態(tài)接觸角為137.5°，疏水性能達(dá)到90分，疏油等級(jí)4級(jí)，靜態(tài)吸水時(shí)間大于5h，可耐