Page 145 - 《精细化工》2023年第3期

第 3 期 于丹凤，等: 双交联长链烷烃/有机硅防水剂的制备及其耐磨性能 ·601·

(720±35) mm/s before and after finishing respectively, showed little change, which solved the airtight
problem of traditional hydrophobic waterproof finish.
Key words: waterproofing agent; fluorine-free; low surface energy; air permeability; fabric; functional
materials

随着科学技术的快速发展和人民生活水平的提 烯酸丁酯（BMA）、N-MAM、N,N-二甲基乙醇胺
高，人们对织物的要求不再仅仅局限于遮体、防寒、 （DMEA）、偶氮二异丁腈（AIBN）、分析纯，上海
保暖等基础性实用功能，而是上升到了织物能具有 麦克林生化科技股份有限公司；丙烯酸（AA）、异
防水防污、舒适排汗等特殊功能 [1-2] 。例如：利用氟 丙醇（IPA），分析纯，天津市大茂化学试剂有限公
化物来降低体系的表面能或通过引入 SiO 2 构建表面 司；Vi-PDMS，相对分子质量分别为 1250、2000、3500、
微纳结构都能赋予织物表面超疏水性能 [3-4] 。然而， 5000，日本信越化学工业株式会社；丙二醇丁醚
SiO 2 等粒子在织物使用或洗涤过程中不耐磨、机械 （PNB），分析纯，山东优索化工科技有限公司；纯棉
稳定性差，是其在实际应用中不可忽视的缺陷 [5-6] 。 织物，经纬密度为 128×68（根/10 cm），佛山市南海
另外，氟化物及其含氟试剂具有生物毒性，废弃后 吉泓纺织有限公司；SupBro 纳米防水喷雾，深圳世
织物中的氟化物在环境中的迁移和释放引起了广泛 博时尚运动有限公司；SUPER 宿帕防水防污喷雾，
关注 [7-8] 。随着含氟防水剂流通禁令的陆续发布，含 深圳市和盛同兴贸易有限公司；清极客纳米防水喷
氟防水剂逐渐被限制使用 [9-10] 。因此，设计、开发 雾，南京天鹜装饰材料有限公司。
机械稳定性高、环境友好的无氟防水剂已成为当前 KQ5200DE 型数控超声波清洗器，昆山市超声
防水织物领域亟待解决的关键问题。 仪器有限公司；弗鲁克 FA25 间歇式高剪切分散均
目前，无氟防水剂的应用和研究主要集中在两 质乳化机，北 京海 天友诚科技有限公司；
大类：一类是长链烷烃类，主要包括金属皂类、石 DHG-9053A 型电热恒温干燥箱，康恒仪器有限公
蜡类、羟甲基化合物类、吡啶类、聚丙烯酸类、聚 司；SDC-200 型光学接触角仪，东莞市晟鼎仪器有
氨酯类等 [11-16] ，此类防水整理剂可以采用浸渍法或 限公司；JSM-7001F 型场发射扫描电子显微镜，日
浸轧法，通过物理作用或化学交联来提高对极性纤 本电子株式会社；Zetasizer Nano ZS 型纳米粒度及
维表面的黏附，但其防水性差、不耐水洗，而且交 电位分析仪，英国马尔文仪器有限公司；YG461D
联剂和黏合剂的加入使织物手感变差，使用受到限 型数字式透气率仪，上海标卓科学仪器有限公司；
制 [17-18] ；另一类是有机硅类防水剂，以甲氧基硅烷 YN-XC-709 型钢丝绒摩擦试验机，东莞市南粤实验设
类、聚二甲基硅氧烷类为主 [19-20] ，此类防水剂整 备有限公司；AscendⅢHD 600 MHz 型液体核磁共
理后的织物手感柔软，缺点是耐久性差，容易从织 振波谱仪，布鲁克（北京）科技有限公司；Agilent
物表面剥离脱落 [21-22] 。此外，提高织物表面的粗 1260 Infinity 型凝胶渗透色谱仪（流动相为四氢呋
糙度有助于提高织物的防水性能 [23] ，但引入纳米 喃） ，德国 Agilent 公司。
粒子的防水剂体系不耐磨、不耐水洗 [24-25] 、制作 1.2 无氟防水剂的制备
工艺复杂、对实验条件要求苛刻，所以，难以实现 先将混合溶剂〔6.00 g（99.8 mmol）IPA 和 6.00 g
工业化生产 [26-27] 。 （45.5 mmol）PNB〕和引发剂 0.012 g（0.073 mmol）
针对上述问题，本文拟将 N-(羟甲基)丙烯酰胺 AIBN（占总引发剂质量的 15%）加入到三颈烧瓶中，
（N-MAM）与十八烯（ODE）、单乙烯基封端聚二 用油浴锅加热升温至 90 ℃；再将不同单体〔4.40 g
甲基硅氧烷（Vi-PDMS）结合，基于羟甲基自交联 （17.4 mmol）ODE、1.60 g（4.7 mmol）SMA、1.20 g
及与织物上的羟基交联来实现有机硅改性聚丙烯酸 （8.4 mmol）BMA、0.16 g（2.2 mmol）AA、0.40 g
树脂体系与织物表面的牢固结合，赋予整理后织物 （4.0 mmol）N-MAM、0.24 g Vi-PDMS〕和引发剂
优异的防水透气性及耐磨、耐强酸强碱、耐洗等机
〔（0.056 g，0.34 mmol）AIBN（占总引发剂质量的
械和化学稳定性。以期解决纳米粒子涂层易磨损而
70%）超声混合均匀后滴定至上述三颈烧瓶；滴定完
影响防水性能的问题，并且不影响织物的透气性。
毕后，再次补加引发剂〔0.012 g（0.073 mmol）AIBN
该技术工艺简单，有望获得工程化应用。
（占总引发剂质量的 15%）〕，升温至 100 ℃继续反
1 实验部分 应 10 h，反应结束后冷却至 50 ℃。用 DMEA 中和上
述反应得到的聚合物，其中，n(AA)∶n(DMEA)= 10∶9，
1.1 原料与仪器 搅拌 30 min。在间歇式高剪切分散均质乳化机高速
ODE、甲基丙烯酸十八烷基酯（SMA）、甲基丙 搅拌下同时滴加去离子水稀释至不同质量分数，待用。