新型含短氟碳链水性聚氨酯的合成及在棉织物上的应用

摘要

含氟整理剂在纺织品的功能整理领域被广泛的用来赋予纺织品拒水拒油等防护性能，这些含氟整理剂大多含有全氟烷基(CnF2n+1,n=6-10 )，这些长氟碳链基团在降低表面自由能、改善表面的疏水疏油性能方面具有很好的作用。但是长氟碳链化合物在自然环境中难以降解，在人体内、动植物体内长期蓄积，并有潜在的致癌作用。一些长氟碳链的小分子表面活性剂如全氟辛基磺酰基类化合物(PFOS )和全氟辛酸铵(PFOA)等在国际社会中的应用己经受到了限制。随着人们对这类问题的日益关注，现有含长氟碳链的功能整理剂在市场上的应用也将会受到越来越多的限制，所以寻找具有相同降低表面自由能的功能又不含有长氟碳链段的功能高分子是一项非常有意义的研究工作。短氟碳链(CnF2n+1, n≤4)化合物经研究认为在环境中能降解，并且没有长氟碳链的毒性，因此本文基于环氧丁烷开环聚合反应，设计了新型的含短氟碳链的聚醚二醇，将其引入到水性聚氨酯中，形成含短氟碳链的水性聚氨酯，用于纺织品的拒水拒油整理。 从廉价的三溴新戊醇出发，经关环反应得到二溴代环氧丁烷，在相转移催化剂TBAB存在下分别与六氟异丙醇和五氟丙醇醚化后得到含短氟碳链的环氧丁烷单体FOX1和FOX2，收率分别为54％和78％。在BF3·Et2O及新戊二醇的复合催化下, FOX1和FOX2分别开环聚合成含氟聚醚二醇PFOXl和PFOX2，经凝胶色谱测定二者的数均分子量为3298和2629。聚醚二醇PFOX1和PFOX2分别与异佛尔酮二异氰酸酯IPDI聚合后得到水性聚氨酯FPU1和FPU2。FPU1和FPU2的结构经FT-IR光谱分析确定。 将水性聚氨酯FPU1和FPU2分别配制成浓度为4％, 8％和12％的乳液，通过传统的浸轧烘焙整理工艺，用于棉织物的后整理。整理后的棉织物经拒水拒油性能测试，具有中等程度的拒水效果，但不具有拒油效果。在接触角测试中，以六氟异丙基为短氟链的FPU1的接触角达到130°，以五氟丙基为短氟链的FPU2的接触角则达到146°，几乎达到了超疏水的效果。然后对两种短氟碳链聚氨酯整理后的织物进行了拉伸断裂强力、撕破强力、白度、折皱弹性回复角以及透气性能的测试。通过检测结果的比较，发现FPU2在多项测试中的效果和性能都要优于FPU1。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章前言

第二章含氟整理剂的研究现状

2.1含氟化合物的特性

2.2含氟整理剂的发展与现状

2.3水性聚氨酯在织物整理方面的应用

2.4聚氨酯中含氟链段的引入

2.5相关短氟碳链化合物的研究

第三章新型短氟碳链水性聚氨酯的设计思路

3.1短氟链水性聚氨酯的结构

3.2聚氨酯结构的反合成分析

第四章新型短氟链水性聚氨酯的合成

4.1化合物1的合成

4.2氟代环氧丁烷FOX的合成

4.3含氟聚醚PFOX的合成

4.4含氟水性聚氨酯FPU的合成

4.5含短氟链水性聚氨酯整理剂的粒度测试

第五章短氟碳链水性聚氨酯整理剂在棉织物上的应用

5.1整理工艺

5.2整理后织物表面扫描电镜图像

5.3拒水拒油效果测试

5.4耐水洗性能测试

5.5拉伸断裂强力和撕破强力测试

5.6白度、折皱弹性回复角和透气性测试

第六章实验步骤

6.1试剂及仪器

6.2化合物1的制备

6.3氟代环氧丁烷FOX的制备

6.4含氟聚醚PFOX的制备

6.5含氟水性聚氨酯FPU的制备

6.6织物整理实验步骤

第七章总结与展望

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

致谢