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含氟改性植物油拒水剂的合成及对棉织物的应用研究

作　者: 郑俊芝
导　师: 赵涛
学　校: 东华大学
专　业: 纺织化学与染整工程
关键词: 植物油棉织物含氟聚合物拒水
分类号: TS195.6
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

织物的拒水整理一直倍受人们的关注,市面上也存在各种各样的拒水剂,其中氟系拒水剂是目前使用最多的拒水剂。有机氟拒水剂能够显著降低织物的表面张力,从而赋予织物优异的拒水性,同时有机氟拒水剂由于其优异的拒油性能、防污、耐水洗、透气性而备受纺织品市场青睐。一些含长全氟烷基组分的拒水剂因为其优异的性能受到广泛的应用。但是这些长链全氟烷基拒水剂成本较高,对环境危害很大,在人体和动物体内积累很长时间,其生态问题让其使用受到了一定的限制。传统的含氟整理剂多数以石油裂解产物为原料,而石油资源日益枯竭,寻找优质、廉价的石油代用品也是成为倍受关注的问题。天然植物油被看作是众多天然可再生材料中最为重要的一类,它们是聚合物材料合成中最有希望的石油替代原料之一,因原料易得、廉价和生物可降解等众多优良性质而成为近年来的研究热点。短氟碳链拒水剂由于其易降解性一直在人们的广泛研究中,而植物油也由于它低耗能、成本低以及无毒性,所以成为一个很好的原料选择。本次研究主要是选择几种不饱和的植物油如大豆油和亚麻油作为原料,研究合成的改性植物油在棉织物上的拒水性能。研究的方面主要有：(1)首先对植物油的基本性质进行初步的分析,得到它们的皂化值和碘值,为后面的反应提供一个理论依据。(2)然后以植物油为原料,经过皂化、酸化、酰化反应,然后与三氟乙醇和四氟丁醇分别进行酯交换反应得到相应的氟醇化合物,最后与苯乙烯聚合得到一系列改性植物油含氟拒水剂,反应期间通过红外测试和核磁观察反应进行的程度并对产物进行鉴定,保证反应过程中原料最大可能地反应完全。(3)研究合成的改性植物油含氟拒水剂在乙酸乙酯做溶剂的情况下整理到棉织物上的效果,通过测试经拒水剂整理的棉织物接触角的大小、水滴消失时间、白度以及断裂强度以及纤维结构的变化,对拒水剂的拒水性作出评价并得到棉织物的最佳整理工艺(浓度、预烘温度、焙烘温度、焙烘时间)。经过拒水剂整理过的棉织物拒水性能得到很大的提高,而白度和断裂强度有一定程度的下降,但是对织物的服用性能没有很大的影响。在所有的拒水中,改性亚麻油四氟拒水剂显示出最优异的拒水性能,经过其整理的棉织物的接触角可以达到141°左右,水滴消失时间为6480s。另外,对经过拒水剂整理的棉织物的耐洗牢度也做了研究,它们都显示出很好的耐水洗性,其中改性亚麻油四氟拒水剂的耐水洗牢度最好,在20次水洗后,接触角仍然可以维持在130°左右或者更高。

全文目录

摘要  5-7
ABSTRACT  7-12
第一章前言  12-29
  1.1 棉织物简介  12
  1.2 棉织物的拒水拒油  12-13
  1.3 拒水剂种类  13-17
    1.3.1 铝皂和锆皂  13-14
    1.3.2 蜡和蜡状物质拒水剂  14
    1.3.3 金属络合物  14
    1.3.4 吡啶类拒水剂  14-15
    1.3.5 N-羟甲基化合物拒水剂  15
    1.3.6 有机硅拒水剂  15-16
    1.3.7 有机/无机纳米技术  16-17
  1.4 含氟拒水剂  17-21
    1.4.1 基本结构  17-19
    1.4.2 含氟拒水剂类型  19
    1.4.3 丙烯酸酯类含氟拒水剂  19-21
    1.4.4 短氟碳链型拒水剂  21
  1.5 植物油  21-24
    1.5.1 植物油的分类  22
    1.5.2 植物油的性质  22-23
    1.5.3 植物油的应用  23-24
  1.6 常用植物油举例  24-27
    1.6.1 大豆油  24
    1.6.2 亚麻油  24-25
    1.6.3 蓖麻油  25
    1.6.4 花生油  25-26
    1.6.5 菜籽油  26
    1.6.6 芝麻油  26
    1.6.7 棉籽油  26-27
    1.6.8 葵花籽油  27
    1.6.9 红花籽油  27
  1.7 本课题研究内容和意义  27-28
  1.8 本论文的创新点  28-29
第二章基本原理  29-34
  2.1 拒水定义  29
  2.2 拒水原理  29-30
  2.3 影响拒水的相关因素  30-31
    2.3.1 织物表面粗糙度  30
    2.3.2 织物毛细管间隙  30-31
    2.3.3 织物表面残留的其它物质  31
  2.4 含氟拒水整理剂的作用原理  31-32
  2.5 植物油的改性  32-34
第三章实验部分  34-41
  3.1 药品仪器  34-35
    3.1.1 主要药品试剂  34-35
    3.1.2 主要仪器  35
  3.2 植物油理化性质的测定  35-37
    3.2.1 溶液的配制  35-36
    3.2.2 植物油皂化值的测定  36-37
    3.2.3 植物油碘值的测定  37
  3.3 改性植物油含氟拒水剂的制备  37-38
    3.3.1 高级脂肪钠的制备  37-38
    3.3.2 高级脂肪酸的制备  38
    3.3.3 脂肪酰氯的制备  38
    3.3.4 脂肪酸氟酯的制备  38
    3.3.5 改性植物油拒水剂的制备  38
  3.4 改性植物油整理工艺  38-39
  3.5 测试方法  39-41
    3.5.1 接触角的测定  39
    3.5.2 水滴消失时间测定  39
    3.5.3 织物白度的测定  39
    3.5.4 织物断裂强力的测定  39
    3.5.5 耐洗性测试  39
    3.5.6 扫描电子显微镜分析(SEM)  39
    3.5.7 傅立叶变换红外光谱(FT-IR)  39-40
    3.5.8 核磁共振氟谱测试  40-41
第四章结果与讨论  41-67
  4.1 植物油理化性质的测定  41-42
    4.1.1 植物油皂化值的测定  41
    4.1.2 植物油碘值的测定  41-42
  4.2 结构表征  42-51
    4.2.1 FT-IR表征  42-47
    4.2.2 改性大豆油结构核磁表征  47-51
  4.3 改性植物油拒水效果影响因素分析  51-62
    4.3.1 改性植物油浓度对拒水效果的影响  52-54
    4.3.2 预烘时间对改性植物油整理效果的影响  54-57
    4.3.3 焙烘温度对改性植物油整理效果的影响  57-59
    4.3.4 焙烘时间对改性植物油整理效果的影响  59-62
  4.4 改性植物油对棉纤维结构及应用性能的影响  62-65
    4.4.1 扫描电子显微镜分析(SEM)  62-64
    4.4.2 水滴在棉织物上的附着状态  64-65
  4.5 耐洗性测试  65-67
第五章结论  67-69
参考文献  69-72
攻读硕士期间发表学术论文  72-73
致谢  73

含氟改性植物油拒水剂的合成及对棉织物的应用研究

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