CN102898583A - 一种双氟烷基酯聚合物型织物整理剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双氟烷基酯聚合物型织物整理剂及其制备方法，由双氟烷基衣康酸酯与丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯和丙烯酰胺组成混合单体，在复配乳化剂作用下，以过硫酸铵引发自由基共聚合，得到稳定性良好的双氟烷基酯聚合物型织物整理剂乳液。本发明以双氟烷基衣康酸酯作为含氟功能单体，通过自由基乳液共聚制备得到一种短氟碳链聚合物型拒水拒油整理剂，应用于棉织物整理可提供非常优异的拒水拒油效果，此制备方法工艺简便、反应条件温和，适合工业化生产。

Description

一种双氟烷基酯聚合物型织物整理剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及纺织化工领域，具体涉及一种双氟烷基酯聚合物型织物整理剂及其制备方法。

背景技术

在织物后整理过程中发现，用含氟烷基化合物对织物进行整理可以赋予织物优异的双疏性能一疏水疏油性，由此开发了一系列拒水拒油整理剂。后者的广泛研究和大力发展，极大地丰富了有机氟材料研究领域，并成为其中一个重要分支，得到了国内外科研工作者的极大关注。经过近六十年的研究发展，含氟织物整理剂已商品化并占有很大的市场。

含氟丙烯酸酯聚合物整理剂是一种应用最广泛的含氟织物整理剂，其有效成分主要为含C₇～C₁₀的全氟烷基丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯聚合物。其中，碳链长度为八碳的全氟辛基衍生物具有非常优异的低表面能和拒水拒油效果。因此，在最近几十年中全氟辛基聚合物型织物整理剂得以广泛应用。但是，由于长碳链全氟化合物很难降解，存在迁移性和累积毒性，欧盟已经全面禁止生产和使用全氟辛基磺酰胺衍生物(PFOS)，禁用范围不仅仅包括全氟辛基磺酰胺，还包括含全氟辛基的一系列化合物、助剂和材料。美国和日本也即将停止生产含有全氟辛烷基磺酰化物的助剂和制品。作为纺织品生产和出口大国，PFOS在我国有相当大的市场，面对全球禁用PFOS的趋势，研制短氟碳链替代品已经成为当前含氟织物整理剂的关注热点。

在研制短氟碳链聚合物型整理剂时发现，如果聚合物侧链氟烷基的碳链长度小于六碳时，不足以提供优良的低表面能。这是因为聚合物中的含氟烷基侧链在不完全垂直于底材表面的情况下，短氟碳链不能够提供非常有效的氟烷基屏蔽效应。

发明内容

本发明的目的在于提供一种双氟烷基酯聚合物型织物整理剂及其制备方法，应用于棉织物整理可提供非常优异的拒水拒油效果。

本发明提供的一种双氟烷基酯聚合物型织物整理剂，所述织物整理剂的乳液中含有双氟烷基衣康酸酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯和丙烯酰胺四种结构单元的共聚物，它具有如下结构：

其中，m＝6-20；n＝4-15；o＝4-15；p＝1-6

Rf＝-(CH₂)a(CF₂)b CF₂X；a＝1或2，b＝1-5的整数，

X＝H或F。

一种制备所述的双氟烷基酯聚合物型织物整理剂的方法，由双氟烷基衣康酸酯与丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯和丙烯酰胺组成混合单体，在复配乳化剂作用下，以过硫酸铵引发自由基共聚合，得到双氟烷基酯聚合物型织物整理剂乳液，具体制备步骤如下：

步骤1)按照重量比，将非离子型表面活性剂斯盘-80和阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠各2.2份，加入到200份水中，在高速剪切乳化机中于8000转/分钟转速下搅拌1分钟，再加入双氟烷基衣康酸酯35-85份、丙烯酸丁酯6.5份、甲基丙烯酸甲酯5份和丙烯酰胺1.5份，混合液在8000转/分钟的转速下搅拌15分钟得混合单体预乳液；

步骤2)在装有温度计和回流冷凝管的反应器中，加入混合单体预乳液，N₂保护下，搅拌，加热至70-80℃后，加入0.8份过硫酸铵溶解于10份水中形成的引发剂溶液；于70-80℃下保温反应2-6小时后，冷却反应液，出料得双氟烷基酯聚合物型织物整理剂。

技术原理：本发明以双氟烷基衣康酸酯作为含氟功能单体，通过自由基乳液共聚制备得到一种短氟碳链聚合物型拒水拒油整理剂，应用于棉织物整理可提供非常优异的拒水拒油效果。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1.本发明的织物整理剂的含氟功能单体提供的两个含氟烷基密集堆积，更有效提供氟烷基屏蔽作用，密集排列的氟烷基互相排斥也更有利于氟烷基垂直于底材朝外，这有利于聚合物提供优良的氟烷基屏蔽作用，从而提供更好的拒水拒油效果。

2.本发明的织物整理剂的氟烷基为短氟链烷基，不属于全氟辛基磺酰胺衍生物(PFOS)禁用范围。

3.本发明采用乳液聚合实现双氟烷基衣康酸酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯和丙烯酰胺的共聚合，直接制得双氟烷基酯聚合物型织物整理剂，反应工艺简便、反应条件温和，适合工业化生产。

附图说明

图1是本发明的利用双氟烷基衣康酸酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯和丙烯酰胺四种单体进行乳液共聚合的反应式。

图2是按本发明实施例1技术方案制备的双(1，1，2，2-四氢十三氟辛基)衣康酸酯共聚物整理剂成膜的红外光谱图。

图3是按本发明实施例1技术方案制备的双(1，1，2，2-四氢十三氟辛基)衣康酸酯共聚物整理剂乳液的乳胶粒径测试图。

具体实施方式

本发明提供的一种双氟烷基酯聚合物型织物整理剂，所述织物整理剂的乳液中含有双氟烷基衣康酸酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯和丙烯酰胺四种结构单元的共聚物，它具有如下结构：

其中，m＝6-20；n＝4-15；o＝4-15；p＝1-6

Rf＝-(CH₂)a(CF₂)b CF₂X；a＝1或2，b＝1-5的整数，

X＝H或F。

一种制备所述的双氟烷基酯聚合物型织物整理剂的方法，由双氟烷基衣康酸酯与丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯和丙烯酰胺组成混合单体，在复配乳化剂作用下，以过硫酸铵引发自由基共聚合，得到双氟烷基酯聚合物型织物整理剂乳液，具体制备步骤如下：

实施例1：

双(1，1，2，2-四氢十三氟辛基)衣康酸酯聚合物整理剂制备及应用：

按照重量比，将4.4g斯盘-80和4.4g十二烷基硫酸钠加入到400g水中，在高速剪切乳化机中于8000转/分钟转速下搅拌1分钟后，加入双(1，1，2，2-四氢十三氟辛基)衣康酸酯168g、丙烯酸丁酯13g、甲基丙烯酸甲酯10g和丙烯酰胺3g，混合液在8000转/分钟的转速下搅拌15分钟得混合单体预乳液。

在装有温度计和回流冷凝管的反应器中，加入混合单体预乳液，N₂保护下，搅拌，加热至78℃后，加入1.6g过硫酸铵溶解于20g水中形成的引发剂溶液。于78-80℃下保温反应5小时后，冷却反应液，出料得双氟烷基酯聚合物型织物整理剂。

整理剂在120℃下烘干成膜，测试聚合物膜的表面衰减全反射红外光谱，结果见图2。图2中，聚合物在2986cm^-1，2978cm^-1，2868cm^-1处分别出现共聚物的-CH-、-CH₂-和-CH₃的碳氢伸缩振动吸收峰，1689cm^-1处的吸收峰可归属为-C＝O伸缩振动吸收峰，1190cm^-1处则出现了C-F键伸缩振动吸收峰。

测试整理剂乳液的乳胶粒径和粒径分布，结果见图3。从图3可知，所得到的双氟烷基酯聚合物型织物整理剂乳液的乳胶粒径d(0.5)为188nm，粒径分布窄，因此乳液稳定性好。

将制备的得到的双(1，1，2，2-四氢十三氟辛基)衣康酸酯聚合物整理剂乳液稀释至聚合物质量浓度为5％，用作整理液整理棉织物，在轧车上两浸两轧棉布，轧液率90％，110℃预烘2min，165℃焙烘3min。参照我国的GB4745-84《纺织织物表面抗湿测定方法》)在淋水仪上进行淋水测试，整理后棉织物拒水性评分为100，织物表面无粘着水珠，拒油性能达到4级。

实施例2：

双(1，1，5-三氢八氟戊基)衣康酸酯聚合物整理剂制备及应用

按照重量比，将4.4g斯盘-80和4.4g十二烷基硫酸钠加入到400g水中，在高速剪切乳化机中于8000转/分钟转速下搅拌1分钟后，加入双(1，1，5-三氢八氟戊基)衣康酸酯116g、丙烯酸丁酯13g、甲基丙烯酸甲酯10g和丙烯酰胺3g，混合液在8000转/分钟的转速下搅拌15分钟得混合单体预乳液。

在装有温度计和回流冷凝管的反应器中，加入混合单体预乳液，N₂保护下，搅拌，加热至75℃后，加入1.6g过硫酸铵溶解于20g水中形成的引发剂溶液。于75-80℃下保温反应4小时后，冷却反应液，出料得双氟烷基酯聚合物型织物整理剂。

将制备得到的双(1，1，5-三氢八氟戊基)衣康酸酯聚合物整理剂乳液稀释至聚合物质量浓度为8％，用作整理液整理棉织物，在轧车上两浸两轧棉布，轧液率90％，110℃预烘2min，170℃焙烘3min。参照我国的GB4745-84《纺织织物表面抗湿测定方法》)在淋水仪上进行淋水测试，得到的棉织物拒水性评分为90，织物表面表面轻度无规则地粘着水珠，拒油性能达到3级。

上述实施例只是为了说明本发明的技术构思及特点，其目的是在于让本领域内的普通技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡是根据本发明内容的实质所作出的等效的变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (3)

1.一种双氟烷基酯聚合物型织物整理剂，其特征在于，所述织物整理剂的乳液中含有双氟烷基衣康酸酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯和丙烯酰胺四种结构单元的共聚物，它具有如下结构：

其中，m＝6-20；n＝4-15；o＝4-15；p＝1-6

Rf＝-(CH₂)a(CF₂)b CF₂X；a＝1或2，b＝1-5的整数，

X＝H或F。

2.一种制备如权利要求1所述的双氟烷基酯聚合物型织物整理剂的方法，其特征在于，由双氟烷基衣康酸酯与丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯和丙烯酰胺组成混合单体，在复配乳化剂作用下，以过硫酸铵引发自由基共聚合，得到双氟烷基酯聚合物型织物整理剂乳液。

3.根据权利要求1所述的双氟烷基酯聚合物型织物整理剂的制备方法，其特征在于，具体制备步骤如下：

步骤1)按照重量比，将非离子型表面活性剂斯盘-80和阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠各2.2份，加入到200份水中，在高速剪切乳化机中于8000转/分钟转速下搅拌1分钟，再加入双氟烷基衣康酸酯35-85份、丙烯酸丁酯6.5份、甲基丙烯酸甲酯5份和丙烯酰胺1.5份，混合液在8000转/分钟的转速下搅拌15分钟得混合单体预乳液；

步骤2)在装有温度计和回流冷凝管的反应器中，加入混合单体预乳液，N₂保护下，搅拌，加热至70-80℃后，加入0.8份过硫酸铵溶解于10份水中形成的引发剂溶液；于70-80℃下保温反应2-6小时后，冷却反应液，出料得双氟烷基酯聚合物型织物整理剂。

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