一.引言
早在本世纪五十年代初,美国杜邦公司试图以聚四氟乙烯乳液处理织物使其得到拒水拒油的性能。五十年代中期,美国3M公司合成了全氟羧酸与氯化铬的络合物以及丙烯酸全氟烷基酯聚合物乳液,率先淮出了商品牌号为"Scotchgurd”的拒水拒油含氟整理剂,经整理后的织物具有一定的拒水拒油性,但存在价格昂贵,耐久性差等缺点,六十年代,含氟聚合物的研究和应用在美国和日本得到了进一步的发展,通过引入共聚单体以降低价格,改善耐久性。七十年代以后,日本的大金和旭硝子公司等先后制造出了自己的正式商品,通过加入一些改性化合物对含氟聚合物进行政性,得到的新型聚合物整理剂具有拒油拒水,防污及抗静电等多种功能。八十年代,日本的旭硝子,帝人公司又成功地将含氟聚合物应用于聚酯纤维织物的深色加工中,对增进织物得色深艳有显著效果。
国内对于含氟聚合物的研究约始于一九六五年。七十年代中期,合成和使用过(甲基)丙烯酸酯含氟乳液,尽管具有一定的拒油拒水效果,终因质量不过关和价格昂贵等原因末能推广应用。日前,随着国内外民用和工业用特种织物用量的日益增长,含氟聚合物类整理剂的研究和应用将有重要意义,因此,本文对含氟聚合物及其在织物后整理中的应用作一简要介绍和讨论。
二.含氟聚合物的化学结构和性能
含氟聚合物整理剂最基本的化学结构如式(1)
其中主链为聚烯烃型,侧链则是含有氟碳链的酯基。
一般含氟均聚物的临界表面张力(Yc=10.4dyn/cm)与聚氯乙烯(Yc=39dyn/cm)和聚乙烯(Yc=31.Odyn/cm)相比明显降低。因而具有良好的拒水拒油性能。
含氟聚合物的侧链一般包括端基、含氟碳链和连接基。其中的端基是三氟甲基或其它取代基,而以三氟甲基作为端基效果最佳。含氟组分中氟被氢取代后临界表面张力稍有增加,被氯取代后增加更多。表1给出了侧链中氟原子的存在形式对含氟聚合物临界表面张力的影响。
除含氟聚合物中氟碳链的组成对其性能有直接影响外,氟碳链的长度亦会引起性能的差异。例如,由聚1,1一二氢氟烷基丙烯酸酯(CH2=CH-O0-CH2一Rf)处理棉织物,其拒水拒油性及在其薄膜上测得的临界表面张力见表2。
表1不同含氟基团对临界表面张力的影响
表2经聚1,1一二氢氟烷基丙烯酸酯处理的棉织物的性能
由表2可知,随着氟烷基侧链的增长,棉整理织物的拒油性逐步提高,拒水性则增加不多。研究结果还表明,欲使含氟聚合物具有很高的拒水拒油性能,Rf基础的最短链长应
在C7以上,大多数在C8一C10范围内,以抗拒生活及工业中一般油水物质的沾污。将氟烷基与可聚性基团连接起来的部分称为连接基,含氟聚合物中常见连接基多为磺酰胺基、酰胺基、烃基丙撑以及甲撑、乙撑类基团。连接基影响聚合物中氟烷基的排列,并且对酯基有屏敝保护作用。
应用表明,早期含氟均聚物乳液整理的织物的拒水拒汕性虽然得到显著提高,但存在抗静电性差,耐久性低下等不足。近年来,人们通过选择共聚单体,加入添加剂和交联剂,利用架桥反应等途经,对含氟聚合物进行了多方面的改性,认为加入第二单体和第三单体于含氟单体中形成的三元共聚物基本上可以克服上述不足。