有機(jī)氟防水劑的結(jié)構(gòu)及性能特征

2026-01-06 11:24:47鑫盛洋閱讀量：9840      我要評論

　　有機(jī)氟防水劑的結(jié)構(gòu)及性能特征

　　鑒于氟元素隸屬于鹵族元素范疇，其具備較強(qiáng)的電負(fù)性，可達(dá) 4.0pauling scale。而且，氟原子的半徑較小，僅略大于氫原子的半徑。當(dāng)氟原子與碳原子相互結(jié)合，形成C-F鍵時，該化學(xué)鍵的鍵長較短，鍵能較大。故而，C- F鍵相對而言較為穩(wěn)定。下表呈現(xiàn)的是鹵族元素與碳原子形成共價鍵的鍵能比較情況。

表1 鹵族元素與碳原子形成化學(xué)鍵的鍵能

　　從上表可以看出，C-F鍵鍵能較大。且鑒于氟原子具有較大電負(fù)性這一特性，含氟丙烯酸酯聚合物上相鄰的C-F基團(tuán)之間存在著較強(qiáng)的靜電斥力。在此作用下，聚合物主鏈上所連接的C -F基團(tuán)呈螺旋狀分布，聚合物的主鏈結(jié)構(gòu)幾乎完全被C-F基團(tuán)所環(huán)繞，如下圖所示。

圖1 氟碳(C-F)鍵的化學(xué)結(jié)構(gòu)

　　與此同時，C-F鍵極性較小，且氟原子對核外電子有著很強(qiáng)的束縛能力，這使得含氟丙烯酸酯聚合物具備較低的表面能。進(jìn)而，經(jīng)過含氟丙烯酸酯聚合物整理過的織物具有較低的表面張力（表面張力越小，防水防油能力越強(qiáng)），從而賦予織物防水防油的功效。含氟聚合物防水整理劑通常是由一種或多種含氟單體與一種或多種非氟單體在特定條件下聚合而成。一般而言，氟單體選用含氟(甲基)丙烯酸酯單體，以提供防水性能；非氟代單體通常選用具有不飽和雙鍵的單體，用以賦予整理劑成膜性和交聯(lián)性。

　　有機(jī)氟防水整理劑的經(jīng)典結(jié)構(gòu)通式可表示如下：

有機(jī)氟防水整理劑的經(jīng)典結(jié)構(gòu)通式

　　從上述通式中能夠清晰地看出，有機(jī)氟防水整理劑可劃分為四個部分。

　　其一為含氟整理劑的主體，即碳氟鏈部分(Rf)。此部分乃是降低纖維表面張力、實現(xiàn)防水效果的關(guān)鍵所在。相關(guān)研究表明，含氟聚合物的防水性能會隨著氟碳鏈中碳原子數(shù)量的增多而提升。當(dāng)碳原子數(shù)達(dá)到7個及以上時，便能夠?qū)⑽捶逆湺纹帘斡诜兼溨拢欢?dāng)碳原子數(shù)達(dá)到10個及以上時，聚合物的防水效果達(dá)到最佳狀態(tài)。

　　其二是X部分，屬于緩沖鏈接部分。主要的緩沖鏈接體包括-(CH?)?-、 -SO?NHCH? - 等。這是由于碳氟鏈具有較強(qiáng)的極性，極易使分子內(nèi)部產(chǎn)生強(qiáng)烈極化，進(jìn)而導(dǎo)致聚合物的穩(wěn)定性降低。為了增強(qiáng)聚合產(chǎn)物的穩(wěn)定性，通常會在分子中添加緩沖鏈接，以此增加極性分子鏈段之間的間距，削弱基團(tuán)間的相互作用力。

　　其三是非氟共聚單體部分。引入這一部分的目的在于改善共聚物的特殊性能。非氟共聚單體可分為軟單體和硬單體。若交聯(lián)單體含有聚氧乙烯醚、丙烯酸、磺酸基等親水性基團(tuán)，則能賦予織物易去污的性能。在纖維素纖維織物的整理中，加入功能性的交聯(lián)單體能提高含氟聚合物整理效果的耐久性，改善抗皺性，并可提高耐洗可穿性和耐久壓燙性能，是提高整理織物附加值的一種有效手段。

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