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纤维防油防水由于氟碳化合物的合成技术的发展而有了氟碳链合成
纤维防油防水
由于氟碳化合物的合成技术的发展而有了氟碳链合成生产的可能,氟碳链不同于以往的
硅化合物或碳氢化合物,后两者表现在多孔物质或织物纤维上的防液体润湿或穿透方面只是
防单一的水润湿或穿透,而氟碳链表现在物质表面的防液体却是既防油又防水。其防油性能
是非含氟化合物所不能达到的。具体地说,对于多孔表面要达到防止油的润湿和穿透非采用
氟碳化合物不可,对于一些密封不透气表面防油穿透可以做烈,但防油润湿是不可能的,除
非表面也是氟碳化合物。防油防水性能还与物质表面的化学性质、几何状况、粗糙程度和毛
细间隙有关。作为物质表面整理剂的氟碳链结构与防油防水能力的关系与整理后表面的临界
表面张力的概念是一致的。有人测定了 w-全氟烷基取代的 n-十七碳羧酸的润湿性和临界
表面张力[75],测定结果表明单层的羧酸F(CF ) (CH) —COOH(最外面的七个碳原子是全部氟
2 n 2 16
化的)的润湿性接近全氟羧酸F(CF ) COOH的润湿性。说明七个碳原子的全氟端基碳链已有足
2 n
够的长度可以遮盖住在氟碳链底下的非氟链段。
用于纤维的氟碳防油防水整理要有约 8~10 个全氟化碳原子的烷基链才能达到最大的
防油防水效果。用聚RFCRO—丙烯酸酯处理的棉纤维的防油性能随全氟碳链碳原子的增加而
增加(至约l2碳原子)。
相同数量的碳原子,直链全氟烷基链的防油防水性能比支链的更有效。相同条件下,有
1 1
着—CF3密堆积的表面有最低的表面能和最高的防油防水性。如比较聚 H, H-七氟丁基丙烯
酸酯和聚七氟异丙基丙烯酸酯或聚七氟异丁基丙烯酸酯,结果是全氟异丙基的临界表面张力
较低,可见除了全氟烷基链的分支情况外还要考虑其结构特点。
氟碳防油防水整理剂可以是单体的或聚合物的,第一个商业化的氟碳防油防水剂是单体
整理剂。类似于碳氢疏水防水剂,全氟烷基早已作为铬或锫的络合物或转化成阳离子氟碳表
[76]
面活性剂用于纤维的防油防水 。
作为纤维的防油防水整理剂,其选择标准不仅仅是经整理过纤维的起始防油防水性能,
还必须考虑耐干洗、水洗的牢度,防止磨损、污染的能力,使用或穿着的舒适感和价格等重
要因素。由全氟羧酸络合物生产的防油防水整理剂在纤维上整理后不耐洗。所以有些研究开
发者试图使防油防水剂与纤维发生化学键合,如用全氟辛酸酰氯或全氟丁酸酰氯在N,N-二
甲基甲酰胺(DMF)中以叔胺作为酸吸收体与纤维进行化学反应[77]。生成的部分全氟羧酸酯化
的纤维显示良好的防油防水性能,但是生成的酯容易被碱性洗涤剂水解。其他也有一些类似
的接枝尝试,不过没有商业化。事实上即使在纤维上接枝的化学反应可以进行并有相当的牢
度,但在工业化流程中将纤维直接接枝的化学反应工艺似乎难以连续生产,规模也必然受到
限制。
目前大规模工业生产的是以高聚物的氟碳防油防水剂代替了小分子量的氟碳表面活性
剂,不过最近人们对使用单体氟碳防油防水整理剂又重新感兴趣。例如将氟碳化合物加入熔
融的聚合物中或加到操作中的纤维中以作纤维的表面改性,这方面已有商业性的探索和开发
[78]
。
直接用氟碳表面活性剂作为防油防水整理剂的研究也时有报道,但与实际应用的要求仍
有很大的距离,而丙烯酸含氟酯类的聚合物乳液或溶液作为纤维织物含氟防油防水整理剂,
从其生产、性能、应用等综合条件分析,目前仍有很高的商业竞争力,当然与小分子氟碳表
面活性剂类似的生产问题是丙烯酸含氟酯的含氟中间体也是经过电解氟化法、调聚法等方法
生产的,所以也存在成本偏高的问题。
这里只是以小分子氟碳表面活性剂与纤维织物防油防水性能之间的关系作一简要的讨
论,有关纤维织物的防油防水剂较为详细的讨论将另立一章专门描述讨论。
以下是氟碳表面活性剂用于纤维织物防油防水剂的例子。
(1)含氟量较高的氨基甲酸酯水分散液作织物,皮革和毛皮的防油防水处理剂[79]此类化
合物由 3-氯-1,2-环氧丙烷在含氟醇F C(CF ) C
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