含氟水性聚氨酯拒水拒油性能阻燃性能功能化修飾碩士論文

1、環(huán)境友好型水性聚氨酯的合成及在棉織物上的應(yīng)用  【關(guān)鍵詞】 含氟水性聚氨酯; 拒水、拒油性能; 阻燃性能; 功能化修飾; 【英文關(guān)鍵詞】 waterborne fluorinated polyurethane; water-/oil-repellency; flame retardant; functional Modification; 【中文摘要】 水性聚氨酯因其以水為分散介質(zhì),具有揮發(fā)性有機物(VOC)含量低、環(huán)境友好的特點,在紡織品、涂料等應(yīng)用領(lǐng)域具有重要的意義和作用。當(dāng)今人們對功能性整理劑的要求越來越高,作為紡織整理劑的重要一支,合成具有多功能性的水性聚氨酯逐漸成

2、為研究熱點。 本論文從3,3-雙(溴甲基)氧雜環(huán)丁烷(BBMO)出發(fā),分別合成了兩種具有Clickable活性的單體BAMO和BPMO,以及三種分別具有三氟乙基和七氟丁基的氧雜環(huán)丁烷單體(FOx、AFOx-C1)。通過對這些單體進(jìn)行陽離子開環(huán)聚合,我們共制備了四種具有不同結(jié)構(gòu)的共聚型含氟聚醚二醇和四種均聚型聚醚二醇。結(jié)合紅外光譜(FT-IR)、核磁共振(NMR)、凝膠色譜(GPC)等技術(shù)分析表征了這八種聚醚二醇的結(jié)構(gòu)。 采用以Click Chemistry為手段的Step-growth Polymerization方法,我們將磷酸酯結(jié)構(gòu)以側(cè)鏈的形式引入到“Clickable”聚醚二醇,得到了P

3、EG1-DEP-C1、PEG1-DEP/DFP-C3、PEG2-DEP/DFP-C1這些具有磷酸酯結(jié)構(gòu)的含氟聚醚二醇。同時,將所合成的含氟籠狀倍半硅氧烷(POSS-A)經(jīng)過Click Ch. 【英文摘要】 Waterborne polyurethane is dispersible in water medium, which is environmental friendly and possesses the advantages of low volatile organic compounds (VOC) emission. So it has attracted increasing

4、 attention and is widely used in producing environment friendly agents of coating, textile finishing and so on. With the improvement of people's living standard, environmental friendly and multi-functional waterborne polyurethanes will become the main trend. Starting from BBMO, we designed and s

5、ynthesized the C.摘要 5-7 ABSTRACT 7-8 第一章 前言 13-15 第二章 水性聚氨酯在織物方面的應(yīng)用 15-33 2.1 水性聚氨酯的研究歷程 15 2.2 水性聚氨酯的基本原料 15-19 2.2.1 二異氰酸酯 16-17 2.2.2 聚醚多元醇 17-18 2.2.3 擴鏈劑 18-19 2.3 水性聚氨酯的制備方法 19-20 2.4 含氟水性聚氨酯的研究進(jìn)展 20-24 2.4.1 有機氟化合物的特性 20 2.4.2 水性聚氨酯含氟改性方法 20-23 2.4.3 含氟水性聚氨酯的發(fā)展方向 23-24 2.5 有機磷修飾水性聚氨酯研究進(jìn)展 24-2

6、8 2.5.1 有機磷/磷酸酯阻燃成分 25-27 2.5.2 含磷/磷酸酯氮丙啶類擴鏈劑 27-28 2.5.3 磷腈類阻燃化合物 28 2.6 水性聚氨酯籠狀倍半硅氧烷(POSS)改性 28-31 2.6.1 籠狀倍半硅氧烷的定義與分類 29 2.6.2 POSS改性高分子復(fù)合材料的制備及其結(jié)構(gòu)與性能 29-31 2.6.3 含氟POSS的發(fā)展及現(xiàn)狀 31 2.7 超支化聚氨酯的研究進(jìn)展 31-33 第三章 功能改性含氟短鏈陰離子水性聚氨酯的設(shè)計思路 33-42 3.1 雙功能團含氟聚醚 33-34 3.2 以"Click Chemistry"為工具的"SGP

7、"聚合方法 34-36 3.3 "Clickable"雙功能團含氟聚醚二醇 36-38 3.4 水性聚氨酯APU設(shè)計思路 38-42 3.4.1 線性水性聚氨酯合成設(shè)計 39-40 3.4.2 超支化含氟水性聚氨酯合成設(shè)計 40-42 第四章 功能化含氟聚醚二醇的合成 42-65 4.1 3,3-雙取代氧雜環(huán)丁烷單體的合成 42-44 4.1.1 3,3-雙(溴甲基)氧雜環(huán)丁烷(BBMO)的合成 42 4.1.2 3,3-雙氟烷基氧雜環(huán)丁烷和3-溴甲基-3-氟烷基氧雜環(huán)丁烷的合成 42-43 4.1.3 3,3-雙(疊氮甲基)氧雜環(huán)丁烷(BAMO)的合成 43-4

8、4 4.1.4 3,3-雙(丙炔氧基甲基)氧雜環(huán)丁烷(BPMO)的合成 44 4.1.5 3-疊氮甲基-3-氟烷基甲基氧雜環(huán)丁烷(AFOx)的合成 44 4.2 "Clickable"單體的制備 44-47 4.2.1 丙炔氧基磷酸酯的合成 44-45 4.2.2 3-疊氮基丙基七(3,3,3-三氟丙基)多面體籠狀倍半硅氧烷的合成 45-46 4.2.31 H,1H,2H,2H-全氟辛基炔丙基醚(FEG)的合成 46-47 4.3 "Clickable"引發(fā)劑、含磷擴鏈劑與超支化聚酯核的合成 47-50 4.3.1 功能化BAPD和DPPD引發(fā)劑的合成

9、47-48 4.3.2 含磷擴鏈劑二(3-羥基苯基)苯氧基膦酸酯(BHPP)的合成 48 4.3.3 超支化聚酯核HPE的合成 48-50 4.4 "Clickable"聚醚二醇的制備 50-59 4.4.1 "Clickable"及含氟均聚聚醚二醇的結(jié)構(gòu)表征與分析 51-54 4.4.2 "Clickable"含氟共聚聚醚二醇的結(jié)構(gòu)表征與分析 54-59 4.5 功能化修飾含氟聚醚二醇的結(jié)構(gòu)表征與分析 59-65 4.5.1 CuAAC反應(yīng)條件摸索 59-60 4.5.2 功能化修飾含氟聚醚二醇的結(jié)構(gòu)表征與分析 60-65 第五章

10、功能化水性聚氨酯的合成 65-84 5.1 功能化水性聚氨酯的合成 65-68 5.1.1 預(yù)聚體的制備 66-67 5.1.2 擴鏈反應(yīng)與成鹽乳化 67-68 5.2 含三氟甲基及含磷改性水性聚氨酯的合成及表征 68-71 5.2.1 紅外光譜表征 68-69 5.2.2 熱性能分析TGA 69-70 5.2.3 乳液粒徑測試 70-71 5.3 含七氟丙基及含磷改性水性聚氨酯的合成及表征 71-76 5.3.1 紅外光譜表征 72-73 5.3.2 乳液粒徑測試 73-74 5.3.3 熱性能分析TGA 74-76 5.4 含三氟甲基及含磷改性水性聚氨酯的合成及表征 76-78 5.4.1

11、 紅外光譜表征 76-77 5.4.2 乳液粒徑測試 77 5.4.3 熱性能分析TGA 77-78 5.5 含三氟甲基及含POSS改性水性聚氨酯的合成及表征 78-81 5.5.1 紅外光譜表征 79 5.5.2 乳液粒徑測試 79-80 5.5.3 熱性能分析TGA 80-81 5.6 氟鏈修飾超支化聚氨酯APU-F的合成 81-84 第六章 功能改性含氟水性聚氨酯在棉織物上的應(yīng)用 84-99 6.1 整理工藝 84 6.2 測試方法 84-86 6.2.1 拒水測試標(biāo)準(zhǔn)及方法 84-85 6.2.2 拒油測試標(biāo)準(zhǔn)及方法 85 6.2.3 限氧指數(shù)法阻燃性能 85 6.2.4 掃描電子顯微

12、鏡(SEM)測試 85-86 6.2.5 原子力顯微鏡(AFM)測試 86 6.2.6 X射線光電子能譜(XPS)測試 86 6.3 拒水拒油性能測試 86-88 6.4 織物阻燃性能測試 88-90 6.5 經(jīng)整理織物的燃燒前后表面形貌分析 90-96 6.5.1 掃描電子顯微鏡(SEM)測試結(jié)果與討論 90-95 6.5.2 原子力顯微鏡(AFM)測試結(jié)果與討論 95-96 6.6 經(jīng)整理織物表面元素分析 96-98 6.7 小結(jié) 98-99 第七章 實驗步驟 99-116 7.1 化學(xué)試劑 99-100 7.1.1 醇類試劑 99 7.1.2 酯類試劑 99 7.1.3 胺類試劑 99

13、7.1.4 其他試劑 99-100 7.2 表征及測試方法 100-101 7.2.1 核磁共振譜(1H NMR/(13)C NMR/(19)F NMR/(31)P NMR) 100 7.2.2 傅立葉轉(zhuǎn)變紅外光譜(FT-IR)測試 100 7.2.3 質(zhì)譜聯(lián)用(MS)測試 100 7.2.4 聚醚二醇分子量(GPC)及羥值的測試 100-101 7.2.5 水性聚氨酯熱重分析(TGA) 101 7.2.6 水性聚氨酯乳液粒徑分布 101 7.2.7 水性聚氨酯薄膜表面形態(tài)測試 101 7.3 3,3-雙取代氧雜環(huán)丁烷單體的合成 101-104 7.3.1 3,3-雙(溴甲基)氧雜環(huán)丁烷(BB

14、MO)的制備 101-102 7.3.2 3,3-雙氟烷基氧雜環(huán)丁烷(FOx)的制備 102-103 7.3.3 3-疊氮甲基-3-氟烷基甲基氧雜環(huán)丁烷(AFOx)的制備 103 7.3.4 3,3-雙(疊氮甲基)氧雜環(huán)丁烷(BAMO)的合成 103-104 7.3.5 3,3-雙(丙炔氧基甲基)氧雜環(huán)丁烷(BPMO)的合成 104 7.4 "Clickable"功能化單體的制備 104-107 7.4.1 丙炔氧基磷酸酯的合成 104-105 7.4.2 1H,1H,2H,2H-全氟辛基炔丙基醚(FEG)的合成 105-106 7.4.3 3-疊氮基丙基七(3,3,3-三氟丙基)多面體籠狀倍半硅氧烷的合成 106 7.4.4 超支化聚酯核HPE的制備 106-107 7.5 功能化引發(fā)劑和阻燃擴鏈劑的制備 107-108 7.5.1 引發(fā)劑2,2-二(疊氮甲基)-1,3-丙二醇(BAPD)的制備 107 7.5.2 引發(fā)劑2,2-二(炔丙基)-1,3-丙二醇(DPPD)的制備 107-108 7.6 阻燃擴鏈劑二(3-羥基苯基)苯氧基膦酸酯(BHPP)的制備 108 7.7 "Clickable"含氟聚醚二醇的制備 108-111 7.8 多功能化修飾含氟共聚聚醚二