纳米纤维素改性含氟聚丙烯酸酯无皂乳液的制备及性能研究

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1、０７０８论文分类号：２学校代码：１学号：１５０３０１１龜浼轟科孩ＡｆＳＨＡＡＮＸＩＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＳＣｌｉＨＣＥ４ＴＥＣＨＨＯＬＯＱＶ硕士学位论文’ＴｈｅｓｉｓｆｏｒＭａｓｔｅｒｓＤｅｇｒｅｅ纳米纤维素改性含氟聚丙烯酸酯无皂乳液的制备及性能研究姚红涛指导教师姓名：周建华．教授学科名称：应用化学论文提交日期：２０１８年３月论文答辩日期：２０１８年５月学位授予单位：陕西科技大学申请工学硕士学位论文论文题目：纳米纤维素改性含氟聚丙烯酸酯无皂乳液的制备及性能研究学科门类：工学一级学科：化学工程与技术培养单位：轻工科学与工程

2、学院硕士生：姚红涛导师：周建华教授2018年5月PreparationandPropertiesofNanocrystallineCelluloseModifiedFluorinatedPolyacrylatesurfactant-freeEmulsionAThesisSubmittedtoShaanxiUniversityofScienceandTechnologyinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringScienceByHongtaoYaoSupervisor:Prof.JianhuaZh

3、ouMay2018纳米纤维素改性含氟聚丙烯酸酯无皂乳液的制备及性能研究摘要近年来，开发环境友好型的短链含氟聚丙烯酸酯，对加强含氟聚合物的发展具有重要意义。核壳结构的纳米材料改性含氟聚丙烯酸酯无皂乳液的制备，不仅可以解决纳米材料分散性差的问题，而且含氟链段在壳层的富集有利于其向膜表面迁移，使膜的拒水性能和拒油性能大大提高。纳米纤维素具有高杨氏模量、无毒、来源广等特性，被广泛应用于纳米复合材料的制备。所以，研究核壳结构的纳米纤维素改性含氟聚丙烯酸酯无皂乳液具有较大的理论研究意义和应用前景。本研究利用RAFT调控的无皂乳液聚合技术，利用改性纳米纤维素做稳定剂和链转移剂，制备具有核壳结构的纳米纤维素

4、改性含氟聚丙烯酸酯无皂乳液，并对其性能进行了研究。具体研究结果如下：以S-苄基-S’-三甲氧基硅基丙基三硫代碳酸酯（BTPT）为RAFT试剂，通过RAFT聚合制备大分子RAFT试剂聚丙烯酸（PAA-BTPT），用FT-IR、1GPC和H-NMR对其进行表征。丙烯酸的RAFT聚合符合一级动力学特征，具有活性聚合的特征。随着温度、n(V501):n(BTPT)和n(AA):n(BTPT)的增加，分子量逐渐增加。将PAA-BTPT接枝到纳米纤维素表面，得到聚丙烯酸接1枝纳米纤维素，用FT-IR、H-NMR、TEM、DLS、热重和XRD对其进行表征。改性后的纳米纤维素具有pH响应性和优异的水再分散性

5、能，随着pH值增大，粒径逐渐增大，粒径分布逐渐变窄。利用大分子链转移剂聚丙烯酸接枝纳米纤维素PAA-g-NCC，通过在水中聚合丙烯酸六氟丁酯（HFBA），制备PAA-b-PHFBA-g-NCC。研究表明，随着PAA的合成条件n(AA):n(BTPT)和pH值的增加，转化率逐渐增加，粒径先减小后增大，当聚合时间为6h,m(V501):m(PAA-g-CNC)比值为4:50,pH值为9.38,n(AA):n(BTPT)比值为80:1和PAA-g-NCC用量为10wt%时，得到的粒子稳定性好，转化率高，分布均一。以PAA-b-PHFBA-g-NCC作为稳定剂和链转移剂，通过丙烯酸六氟丁酯（HFBA

6、）、丙烯酸丁酯（BA）和甲基丙烯酸甲酯（MMA）的RAFT调控的无皂乳液聚合，制备纳米纤维素改性含氟聚丙烯酸酯无皂乳液。PAA的合成条件n(AA):n(BTPT)为80:1、APS用量为1.0wt%、搅拌速度为210r/min、PAA-b-PHFBA-g-NCC用量为6wt%、m(BA):m(MMA)为6:4、pH值为10.55和HFBA用量为10wt%时，单体的转化率较高，凝胶率较小，乳液和膜的I性能较优。TEM和DLS结果表明乳胶粒粒径均一，且有明显的核壳结构。将无皂乳液用于织物整理，随着HFBA用量的增加，织物对油和水的接触角均呈递增趋势，当PAA-b-PHFBA-g-NCC用量为6w

7、t%和HFBA用量为10wt%时，整理后的织物的拒水拒油性能较优。关键词：纳米纤维素，含氟聚丙烯酸酯，无皂乳液，核壳结构，RAFT聚合IIPreparationandPropertiesofNanocrystallineCelluloseModifiedFluorinatedPolyacrylatesurfactant-freeEmulsionABSTRACTRecently,thedevelopmentof