全氟丙烯酸酯共聚物无皂乳液的制备与性能.pdf

全氟丙烯酸酯共聚物无皂乳液的制备与性能.pdf陕西科技大学硕士学位论文全氟丙烯酸酯共聚物无皂乳液的制备与性能姓名:周文敏申请学位级别:硕士专业:有机化学指导教师:李小瑞20110423全氟丙烯酸酯共聚物无皂乳液的制备与性能摘要含氟丙烯酸酯聚合物因其分子侧链上含有原子半径最小、电负性最大的氟原子,使它具有较低的表面自由能,这类聚合物具有拒水拒油的特殊功能。但含氟单体在水中的溶解度小,不易制得稳定的乳液,为此,常见的办法有:1、在制备含氟聚合物时加入大量的有机溶剂,制备成溶剂型的产品。2、加入小分子的乳化剂进行乳化Ⅲ,制成水溶性产品。但有机溶剂对环境污染大,环保性全氟丙烯酸酯聚合物乳液成为了研究的热点陆s,。而小分子乳化剂不容易除去,影响产品的使用效果,因此,水溶性的含氟丙烯酸酯无皂乳液的合成已经成为乳液聚合以及环境友好材料的研究热点。本论以甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DMC)阳离子单体,全氟烷基乙基丙烯酸酯(FM)为含氟单体、甲基丙烯酸甲酯(MMA)、丙烯酸丁酯(BA)、丙烯酸十八酯(ODA)为主要原料,以偶氮二异丁腈(AIBN)和过硫酸钾(KPS)为引发剂,以丙烯酸羟乙酯(HEA)为交联剂,制备了水溶性阳离子全氟丙烯酸酯共聚物(PFEA)无皂乳液。讨论了单体的用量和反应条件对PFEA无皂乳液聚合的影响,利用傅里叶红外光谱()、扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)、多媒体显微镜、热重分析(TGA)对共聚物的结构进行了表征,分析了乳胶膜的表面性能,计算了它的表面自由能,测定了经过PFEA无皂乳液整理剂处理过的棉布和纸张样品表面对水和液体石蜡的接触角。结果表明:(1)PFEA无皂乳液稳定性良好,增加DMC可以提高产品的稳定性;反应温度影响体系稳定性‘。最好的单体配比为:m(MMA):m(BA):m(ODA):m(DMC):m(HEA)=6:1:2:4:。最好的反应温度为80℃。当乳液的质量分数为20%,w(FM)=50%时,。(2),生成了无规共聚物;从SEM照片可以看出,未经过整理的空白棉布和未经过表面施胶纸张的表面较粗糙,且有沟壑及颗粒存在,与此相比,经水性阳离子全氟丙烯酸酯共聚物细微乳液整理过的棉布和经过表面施胶过的纸张的表面很光滑,沟壑、颗粒等基本消失。从AFM照片可以看出,该全氟阳离子聚丙烯酸酯乳胶膜的表面有粗糙的双微观结构:一层是微米结构,另一层是微米结构表面有一层纳米级结构,类似荷叶的表面结构。多媒体显微镜表明,PFEA乳液粒子形状规则,粒子大小相近,有好的分散性;利用TGA考察共聚物的热稳定性,结果表明,PFEA乳胶膜开始热分解的温度明显高于非氟丙烯酸酯共聚物乳胶膜,温度差达到16。C,乳胶膜耐热性有所提高。(3)PFEA乳胶膜的表面自由能研究表明,适当增加FM的用量有利于提高乳胶膜的表面性能,降低共聚物的表面自由能。当w(FM)从1O%增加到50%时,/m2。(4)分析了FM含量和PFEA乳液用量对棉布和纸张表面对水和液体石蜡的静态接触角的影响;增加FM含量,接触角也随之增大;增加PFEA乳液用量,被整理过的棉布和纸张对水和液体石蜡的静态接触角随之提高;%、w(FM)=50%时,水和液体石蜡在经整理过的棉布表面的静态接触角分别达到1380和1250,水和液体石蜡在经表面施胶过的纸张表面的静态接触角分别达到1350和1200。对乳胶膜进行吸水率测试,结果显示当w(FM)从10%增加到50%时,%%。关键词:全氟丙烯酸酯,无皂乳液,表面自由能,防水性,,thesmallestandelectronegativityisthelargest,thepolymerhasalowsurfacefreeenergy,SOthesepolymershavespecialwaterproofandoilrepellencyability,however,thesolubilityoffluorine-containingmonomerinwateriSsmall,it’,anic’