基于Pickering乳液聚合的纳米纤维素/含氟聚丙烯酸酯无皂乳液的合成和性能研究

摘要

纳米纤维素不仅具有结晶度高、表面积大、杨氏模量高等特性，还具有生物可降解性和生物相容性，被广泛应用于涂料、复合材料、生物医药等领域。含氟聚丙烯酸酯具有化学稳定性好、热稳定性高、防污性、拒水拒油性等优良性能，作为织物整理剂能够赋予织物优良的拒水拒油性和耐沾污性。将纳米纤维素作为Pickering稳定剂代替常规乳液聚合中的小分子乳化剂，通过Pickering乳液聚合法制备含氟聚丙烯酸酯乳液，不仅可以解决小分子乳化剂对乳液及膜性能的不良影响，而且还可以通过引入纳米纤维素改善乳胶膜的拒水拒油性和机械性能。本论文利用Pickering乳液聚合技术，以两亲性嵌段共聚物接枝的纳米纤维素为Pickering稳定剂制备纳米纤维素/含氟聚丙烯酸酯无皂乳液，并研究了乳胶膜和整理织物的性能。具体研究结果如下：　　采用可逆加成断裂链转移（RAFT）聚合合成了中间链段含有活性环氧基团的两亲性嵌段共聚物聚甲基丙烯酸N，N-二甲氨基乙酯-g-纳米纤维素-g-聚丙烯酸六氟丁酯（PDMAEMA-b-PGMA-b-PHFBA），并通过环氧基与纳米纤维素（CNC）上的羟基的开环反应，成功制备了两亲性嵌段共聚物接枝的纳米纤维素（PDMAEMA-g-CNC-g-PHFBA）。结果表明：PDMAEMA-g-CNC-g-PHFBA可较好的分散在不同极性的溶剂中，且具有两亲性，润湿性适中，能够作为Pickering稳定剂制备乳液；PDMAEMA-g-CNC-g-PHFBA胶束溶液为单分子胶束和多分子胶束共存体系，且随着pH值的增大，胶束尺寸减小。　　以PDMAEMA-g-CNC-g-PHFBA为Pickering稳定剂，制备了Pickering乳液。结果表明，当pH值为1.07、油相体积比为3∶7、PDMAEMA-g-CNC-g-PHFBA为1.0wt％、NaCl浓度为0.1～0.2wt%时，Pickering乳液的稳定性较好；随着pH值的逐渐降低，乳液乳化层的体积逐渐减小，稳定性降低；较低浓度的PDMAEMA-g-CNC-g-PHFBA就可以稳定不同极性与粘度的油相，且形成的乳液可稳定存在3个月。此外稳定的Pickeirng乳液具有温度响应性。　　通过Pickering乳液聚合法合成了纳米纤维素/含氟聚丙烯酸酯无皂乳液。搅拌速度为200r/min、反应温度为75℃、引发剂用量为1wt%、pH值为2.06、PDMAEMA-g-CNC-g-PHFBA用量为1.0wt%、m(MMA):m(BA)=3:7、含氟单体用量为10wt%时，无皂乳液和乳胶膜的性能最佳。DLS和TEM结果表明乳胶粒呈的球形，具有核壳结构。随着PDMAEMA-g-CNC-g-PHFBA用量的增加，乳胶膜的油水接触角和机械性能增加。随着热处理温度的升高，乳胶膜对水的接触角先增大后减小，在95℃时乳胶膜的接触角最大。在Pickering乳液聚合过程中，主要通过二次粒子成核形成了乳胶粒。　　将纳米纤维素/含氟聚丙烯酸酯无皂乳液用于织物整理。SEM和接触角测试结果表明，乳液在织物表面形成一层低表面能的聚合物薄膜，提高了织物的拒水拒油性。随着PDMAEMA-g-CNC-g-PHFBA和HFBA用量的增加，织物对水和二碘甲烷的接触角均呈现逐渐上升的趋势，低表面能和粗糙表面的结合使织物的拒水拒油性能增加。

目录

1.文献综述

1.1 前言

1.2 纳米纤维素

1.3 Pickering乳液的研究进展

1.4 以天然有机纳米颗粒稳定的Pickering乳液聚合的研究进展

1.5研究课题的提出意义

2. 两亲性嵌段共聚物接枝纳米纤维素的制备及其性能研究

2.1 概述

2.2 实验部分

2.3 测试与表征

2.4 结果与讨论

2.5 小结

3聚甲基丙烯酸N，N-二甲氨基乙酯-g-纳米纤维素-g-聚丙烯酸六氟丁酯稳定的Pickering乳液的制备和性能研究

3.1 概述

3.2 实验部分

3.3 测试与表征

3.4 结果与讨论

3.5 小结

4 Pickering乳液聚合法合成纳米纤维素/含氟聚丙烯酸酯无皂乳液及其性能研究

4.1 概述

4.2 实验部分

4.3 结果与讨论

4.4 纳米纤维素/含氟聚丙烯酸酯乳液的应用研究

4.5 小结

5. 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

致谢

参考文献

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