核壳型纳米SiO2含氟聚丙烯酸酯无皂乳液的合成及其性能研究.pdf

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1、瞎压料技大学论文题目：核壳型纳米Si02／含氟聚丙烯酸酯无皂乳液的合成及其性能研究学科门类：工学一级学科：轻工技术与工程培养单位：资源与环境学院硕士生：段吴导师：周建华教授2014年6月STUDYoNSYNTHESISAN’DPROPERTIESoFCoRE．SHELLNANo-S102／FLUoRIN』钥rEDPoLYACRYL』鲴[’ESoAP．FREEEMULSIoNAThesisSubmittedtoShaanxiUniversityofScienceandTechnologyinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegree

2、ofMasterofEngineeringScienceByHaoDuanSupervisor：Prof．JianhuaZhouJune2014核壳型纳米SiOz／含氟聚丙烯酸酯无皂乳液的合成及其性能研究摘要含氟丙烯酸酯聚合物具有拒水拒油性、耐沾污性、耐候性、耐化学溶剂性、热稳定性等优良性能，作为织物的整理剂能够赋予织物优良的拒水拒油性和耐沾污性。纳米Si02具有纳米尺寸效应、表面效应、量子尺寸效应及宏观量子隧道效应，将其应用于含氟聚丙烯酸酯改性，能够进一步提高含氟聚丙烯酸酯的防水防油性。核壳乳液聚合技术，以其独特的粒子设计理念，将氟单体主要富集在壳层，从而在降低氟单体用量的同时又

3、保持了有机氟聚合物原本的性能而备受人们的关注。反应性乳化剂在聚合过程中可成为聚合物的一部分，以反应性乳化剂替代小分子乳化剂进行乳液聚合，可避免小分子乳化剂存在的弊端。本文合成了核壳型纳米Si02／含氟聚丙烯酸酯无皂乳液，并对其性能及在织物整理剂方面的应用进行了研究。具体研究简述如下：(1)以甲基丙烯酸十二氟庚酯(DFMA)为含氟单体，采用核壳粒子设计理念，通过无皂乳液聚合技术合成了核壳型纳米Si02／含氟聚丙烯酸酯无皂乳液。考察了温度、搅拌速度、KH．570加料方式对乳液聚合的影响；研究了引发剂用量、甲基丙烯酸甲酯(MMA)和丙烯酸丁酯(BA)的核壳比、MMA和BA的配比、反应性乳

4、化剂用量、丙烯酸羟乙酯(HEA)用量、Y．甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH．570)用量、丙烯酸十八酯(SA)用量、DFMA用量以及正硅酸乙酯(TEOS)用量对无皂乳液及其膜性能的影响；对乳液的化学结构、微观形貌、粒径大小及分布进行了表征；对成膜进行了表面形貌观察和表面元素分析并探讨了乳液的成膜机理。结果表明，当采用聚合温度为83℃、搅拌速度为250r／min、KH．570在壳层乳液聚合阶段的后1／4加入能够得到转化率高、稳定性好的无皂乳液。透射电子显微镜(TEM)结果显示成功地制备具有核壳结构的无皂乳液；原子力学显微镜(AFM)和扫描电子显微镜及能谱分析仪(SEM．EDX)结

5、果表明含氟聚丙烯酸酯无皂乳液膜具有纳米粗糙表面，通过Si02改性，可进一步提高其表面粗糙度。(2)研究了整理剂浓度、焙烘温度及时问对织物防水防油性能的影响，考察了MMA和BA的核壳比、MMA和BA的配比、SA用量、DFMA用量以及TEOS用量对织物防水防油性能的影响，确定了织物整理的最佳工艺条件，通过SEM对整理织物的纤维表面形貌进行了观察。研究结果表明，随着DFMA用量的增加，织物防水防油性能逐渐提高，表面自由能不断降低，最低可达到14．98mN／m，TEOS用量为4％时，织物拒水拒油性最优，SEM结果显示整理后的织物纤维表面被聚合物薄膜均匀覆盖，薄膜上分布有纳米Si02微粒。关

6、键词：含氟聚丙烯酸酯，纳米Si02，无皂乳液，核壳结构，防水防油剂SYNTHESISANDPROPERTIESOFCORE．SHELLNANo—S102／FLUoRINATEDPoLYACRYLATESoAP．FREEEMULSIoNABSTRACTFluorinatedpolyacrylatehasexcellentpropertiessuchaswater／oilrepellentpropertis，dirtresistanceproperty,weatherresistancepropertyandthermalstability．Fluorinatedpolyacrylat

7、eisusedastextilefishingagenttoimprovewater／oilrepellentpropertisanddirtresistancepropertyoftextile．Nano-Si02hasnano—sizeeffect，surfaceeffect，quantumsizeeffectandmacroscopicquantumtunneleffect．Thewater／oilrepellentpropertiesoffluorinated