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新型含氟表面活性剂的制备研究

作　者: 徐于娇
导　师: 李慧
学　校: 华东理工大学
专　业: 材料科学与工程
关键词: 氟碳表面活性剂表面性能乳液聚合全氟辛酸
分类号: TQ423
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

氟碳表面活性剂因其独特的“三高”、“两憎”的性能,在各行各业中有着广泛的应用。但是由于目前被广泛应用的PFOA和PFOS类氟碳表面活性剂对环境及生物体具有极大的污染性,已经被限制或禁止使用,因此开发符合环保要求的新型氟碳表面活性剂迫在眉睫。本文从不同的思路出发,设计合成了三类阴离子型氟碳表面活性剂。第一,将全氟辛酸中一个碳原子上的氟原子换成氢原子来降低含氟碳原子数目,我们设计合成了全氟己基乙酸盐表面活性剂；第二,设计合成了可聚合的氟碳表面活性剂全氟-4-甲基-6-乙烯基-3,6-二氧丁基磺酸钠,在进行乳液聚合时可以同含氟单体聚合成为聚合物的一部分；第三,设计合成含有一个亲水阴离子端基和两个短氟碳链疏水链的化合物。通过红外光谱、核磁、表面张力测定、热重等方法对所制备的表面活性剂的结构和性能进行了研究,同时考察了部分产品在乳液聚合中的实际效果。结果表明,我们设计前两种合成的氟碳表面活性剂具有优异的表面性能,同时还符合当前的环保要求,能够用作PFOA的替代品,第三种表面活性剂的表面性能仍有待提高。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
第1章文献综述  10-27
  1.1 表面活性剂的分类及应用  10-13
    1.1.1 按溶解性分类  10
    1.1.2 按分子量分类  10-11
    1.1.3 按结构分类  11-13
    1.1.4 按组成元素分类  13
  1.2 氟碳表面活性剂  13-21
    1.2.1 氟碳表面活性剂的分类与结构  14-17
    1.2.2 氟碳表面活性剂的合成  17-19
    1.2.3 氟碳表面活性剂的特性  19-20
    1.2.4 氟碳表面活性剂的应用  20-21
  1.3 全氟辛酸类氟碳表面活性剂的环境问题  21-25
    1.3.1 PFOA问题的根源  22-23
    1.3.2 PFOA替代品的开发及应用进展  23-25
  1.4 本文的研究目的、意义及研究内容  25-27
    1.4.1 本课题研究目的  25
    1.4.2 研究内容和意义  25-27
第2章全氟己基乙酸盐类氟碳表面活性剂的合成及表征  27-36
  2.1 引言  27
  2.2 实验部分  27-29
    2.2.1 仪器与试剂  27-28
    2.2.2 合成路线  28
    2.2.3 合成步骤  28-29
  2.3 结构表征与性能测试  29
    2.3.1 红外光谱  29
    2.3.2 核磁共振波谱  29
    2.3.3 热重分析  29
    2.3.4 表面张力  29
  2.4 结果与讨论  29-35
    2.4.1 全氟己基乙酸的结构表征  29-32
    2.4.2 全氟己基乙酸盐的性能表征  32-35
  2.5 本章小结  35-36
第3章全氟己基乙酸铵在含氟丙烯酸酯的乳液聚合中的应用  36-46
  3.1 引言  36
  3.2 实验部分  36-38
    3.2.1 仪器与试剂  36-37
    3.2.2 单体精制  37
    3.2.3 反应装置  37
    3.2.4 乳液聚合反应  37-38
  3.3 表征与测试  38
    3.3.1 转化率测定  38
    3.3.2 乳胶粒的粒径测定  38
  3.4 结果与讨论  38-44
    3.4.1 乳化剂对乳液聚合的影响  39-40
    3.4.2 含氟丙烯酸酯乳液聚合的动力学研究  40-42
    3.4.3 乳液粒径  42-43
    3.4.4 共聚物乳液的稳定性  43-44
  3.5 本章小结  44-46
第4章反应型氟碳表面活性剂全氟-4-甲基-6-乙烯基-3,6-二氧丁基磺酸钠的合成与表征  46-55
  4.1 引言  46-49
    4.1.1 反应型表面活性剂  46
    4.1.2 可聚合乳化剂  46-47
    4.1.3 氟碳反应型表面活性剂  47-49
  4.2 实验部分  49-50
    4.2.1 仪器与试剂  49
    4.2.2 合成路线  49
    4.2.3 合成步骤  49-50
  4.3 结构表征与性能测试  50
    4.3.1 红外光谱  50
    4.3.2 核磁共振波谱  50
    4.3.3 热重分析  50
    4.3.4 表面张力  50
  4.4 结果与讨论  50-54
    4.4.1 全氟-4-甲基-6-乙烯基-3,6-二氧丁基磺酰氟的结构表征  50-51
    4.4.2 全氟-4-甲基-6-乙烯基-3,6-二氧丁基磺酸钠的结构表征  51-52
    4.4.3 全氟-4-甲基-6-乙烯基-3,6-二氧丁基磺酸钠的性能表征  52-54
  4.5 本章小结  54-55
第5章双链型含氟表面活性剂的合成与表征  55-62
  5.1 引言  55
  5.2 实验部分  55-56
    5.2.1 仪器与试剂  55-56
    5.2.2 合成路线  56
    5.2.3 合成步骤  56
  5.3 结构表征与性能测试  56-57
    5.3.1 红外光谱  56
    5.3.2 核磁共振波谱  56-57
    5.3.3 热重分析  57
    5.3.4 表面张力  57
  5.4 结果与讨论  57-60
    5.4.1 酯化产物的结构表征  57-59
    5.4.2 双链型含氟表面活性剂的性能表征  59-60
  5.5 本章小结与展望  60-62
    5.5.1 小结  60
    5.5.2 展望  60-62
第6章结论  62-63
参考文献  63-68
致谢  68

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