基于原子转移自由基聚合反应的氟丙烯酸酯—聚醚嵌段共聚物合成及性能研究

发布时间：2017-09-30 19:27

  本文关键词：基于原子转移自由基聚合反应的氟丙烯酸酯—聚醚嵌段共聚物合成及性能研究

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【摘要】：本文利用原子转移自由基聚合反应(ATRP)分别制备了多种不同分子量的ABA型氟丙烯酸酯-聚醚嵌段共聚物,测试了共聚物乳液及其溶液的表面张力,采用旋涂成膜法制备了共聚物膜并通过X射线光电子能谱(XPS)研究了其表面组成,利用原子力显微镜(AFM)观察了聚合物膜的表面形貌,测试了其表面接触角,最后将嵌段共聚物乳化配制成整理工作液应用于棉织物整理,系统研究了整理剂含氟量与织物整理应用性能间的关系。以聚乙二醇和2-溴异丁酰溴为原料,三乙胺为缚酸剂,通过酯化反应制得大分子引发剂。将大分子引发剂用于十三氟己基乙基丙烯酸酯的原子转移自由基聚合,得到了不同分子量的ABA型含氟丙烯酸酯聚醚嵌段共聚物,以红外(FT-IR)、核磁(NMR)和凝胶渗透色谱(GPC)表征了产物结构,证实聚合反应可控性强。由嵌段共聚产物在不加乳化剂的情况下可以制备出粒径较小、稳定性较好的共聚物乳液,表明所得嵌段共聚物具有自乳化性。研究了共聚物的表面活性,结果表明,嵌段共聚物乳液的表面张力低至23.9mN/m,乙酸乙酯溶液表面张力最低为19.6mN/m。研究了嵌段共聚物膜的表面性能,发现热处理前后薄膜表面氟含量存在明显差异,接触角测试结果显示热处理后薄膜对水的接触角增大,AFM测试发现聚合物薄膜的表面具有“尖峰”型形貌特征。研究结果表明,嵌段共聚物中氟烷基在热作用下会与主链发生微相分离并向膜表面迁移富集。通过十三氟己基乙基丙烯酸酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯和甲基丙烯酸羟乙酯共聚合,在大分子引发剂和催化体系的作用下,由ATRP得到了多种不同氟含量的含氟共聚物型嵌段聚合物,产物结构通过FT-IR、NMR和GPC得以表征。研究了共聚物型嵌段共聚物的表面性能,结果表明,随着共聚物氟含量的增加,聚合物膜对水和正十六烷的接触角逐渐增大。共聚物型嵌段共聚物的表面自由能低至0.96×10-2N/m。最后,将制备的嵌段聚合物乳液应用于织物整理,发现整理后织物的拒水性随着整理剂氟含量的增加越来越好。当氟含量为28%时,织物拒水效果最佳,接触角能达到135°,拒水等级为100分。水洗10次后整理织物的拒水性有较大程度的下降,表明拒水耐久性有待进一步提高。
【关键词】：原子转移自由基聚合 含氟丙烯酸酯 嵌段共聚物 表面性能 织物整理
【学位授予单位】：苏州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TS195.2;O631.5
【目录】：

• 中文摘要4-6
• Abstract6-11
• 第一章 引言11-24
• 1.1 含氟丙烯酸酯聚合物概述11-16
• 1.1.1 丙烯酸酯单体的结构与性能11
• 1.1.2 丙烯酸酯聚合物的发展11-12
• 1.1.3 含氟丙烯酸酯聚合物的结构12-13
• 1.1.4 含氟丙烯酸酯聚合物的分类13-16
• 1.2 聚醚的结构与性能16
• 1.3 嵌段共聚物的制备方法16-21
• 1.3.1 概述16-17
• 1.3.2 稳定自由基调控聚合17-18
• 1.3.3 可逆加成-裂解链转移聚合18-19
• 1.3.4 原子转移自由基聚合19-21
• 1.4 拒水拒油机理21-22
• 1.5 论文研究目的及意义22-23
• 1.6 本论文的研究工作23-24
• 第二章 实验材料、仪器及测试方法24-29
• 2.1 实验材料、试剂和仪器24-25
• 2.1.1 实验材料24
• 2.1.2 实验试剂24-25
• 2.1.3 实验仪器25
• 2.2 测试方法25-29
• 2.2.1 傅立叶变换红外光谱25-26
• 2.2.2 核磁共振谱26
• 2.2.3 凝胶渗透色谱仪26
• 2.2.4 X射线光电子能谱26
• 2.2.5 扫描电镜26
• 2.2.6 原子力显微镜26
• 2.2.7 热重分析26
• 2.2.8 乳液粒径分析26
• 2.2.9 乳液稳定性测试26-27
• 2.2.10 表面张力测试27
• 2.2.11 耐洗性测试27
• 2.2.12 喷淋测试27-28
• 2.2.13 对水、对油接触角测试28-29
• 第三章 ABA型含氟聚丙烯酸酯-聚醚嵌段共聚物合成及其表面活性29-39
• 3.1 ABA型含氟聚丙烯酸酯-聚醚嵌段共聚物的制备29-30
• 3.1.1 大分子引发剂Br-PEG(200)-Br的合成29
• 3.1.2 含氟聚丙烯酸酯-聚醚嵌段共聚物的合成29-30
• 3.2 含氟丙烯酸酯-聚醚嵌段共聚物乳液和乙酸乙酯溶液的制备30-31
• 3.3 结果与讨论31-37
• 3.3.1 结构表征31-36
• 3.3.2 乳液性能测试36
• 3.3.3 表面张力测试36-37
• 3.4 小结37-39
• 第四章 ABA型含氟聚丙烯酸酯-聚醚嵌段共聚物的膜性能研究39-49
• 4.1 ABA型含氟聚丙烯酸酯-聚醚嵌段共聚物的制备39-40
• 4.1.1 大分子引发剂Br-PEG(600)-Br的合成39
• 4.1.2 含氟聚丙烯酸酯-聚醚嵌段共聚物的合成39-40
• 4.2 共聚物薄膜的制备40
• 4.3 结果与讨论40-48
• 4.3.1 结构表征40-44
• 4.3.2 聚合物薄膜的XPS分析44-45
• 4.3.3 聚合物薄膜的AFM分析45-47
• 4.3.4 聚合物薄膜的接触角测试47-48
• 4.4 小结48-49
• 第五章 含氟共聚物型嵌段聚合物的合成及膜性能研究49-59
• 5.1 含氟共聚物型嵌段聚合物的制备共聚49-50
• 5.1.1 大分子引发剂Br-PEG(2000)-Br的合成49
• 5.1.2 含氟共聚物型嵌段聚合物的合成49-50
• 5.2 含氟共聚物型嵌段聚合物薄膜的制备50
• 5.3 结果与讨论50-58
• 5.3.1 结构表征50-54
• 5.3.2 聚合物薄膜的XPS分析54-56
• 5.3.3 聚合物薄膜的AFM分析56
• 5.3.4 聚合物薄膜的接触角测试56-58
• 5.4 小结58-59
• 第六章 含氟共聚物型嵌段聚合物的乳化及织物整理应用59-66
• 6.1 含氟共聚物型嵌段聚合物的制备59
• 6.2 整理工作液配制59
• 6.3 整理工艺59-60
• 6.4 结果与讨论60-65
• 6.4.1 聚合物的GPC分析60-61
• 6.4.2 整理织物的表面形貌61
• 6.4.3 整理织物的热分析61-63
• 6.4.4 整理织物的接触角测试63
• 6.4.5 整理织物的喷淋测试63-64
• 6.4.6 整理织物的拒水耐久性测试64-65
• 6.5 小结65-66
• 第七章 结论66-68
• 参考文献68-76
• 攻读学位期间公开发表的论文76-77
• 致谢77-78

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