[发明专利]一种无氟拒水易去污多功能整理剂及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种无氟拒水易去污多功能整理剂及其制备方法与应用。本发明无氟防水易去污整理剂为式I所示聚合物的水性乳液或水性溶液。本发明聚合物，结构式如式I所示：式I中，R₁为长链丙烯酸酯或长链甲基丙烯酸酯结构链段；R₂为含有单丙烯酸酯基或单甲基丙烯酸酯基的笼型倍半硅氧烷结构链段；R₃为含有单丙烯酸酯基结构或单甲基丙烯酸酯基结构的聚乙二醇单甲醚结构链段；R₄为功能性单体的结构链段，选自含有羟基、环氧基、酰胺基、二甲氨基、羧基、酯基、烷氧基、封端异氰酸基和卤素端基中的至少一种的丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯单体，a、b、c、d表示聚合度。本发明属于环保型整理剂，易去污，无生物毒性和不可降解性；其制备简单，条件温和。

技术领域

本发明涉及一种无氟拒水易去污多功能整理剂及其制备方法与应用。

背景技术

在纺织行业中易去污整理剂作为一种功能型助剂被广泛使用，从性能上分类易去污整理剂包括亲水易去污整理剂和拒水易去污整理剂。其中亲水易去污整理剂通常又分为阴离子型亲水易去污整理剂，一般是由含有亲水性羧酸的乙烯类聚合物和含羧酸的乙烯基或丙烯酸酯基单体如丙烯酸、甲基丙烯酸和马来酸酐等共聚后水解得到；另一类为非离子型亲水易去污整理剂，一般是带有聚氧乙烯基、醚基的单体通过缩合聚合或加成聚合得到。拒水易去污整理剂，通常是由长链含氟丙烯酸酯单体和带有长链聚氧乙烯结构、长链聚醚结构的乙烯基或丙烯酸酯基单体加成聚合得到。随着人们环保意识的提高，各国政府和民间机构组织都纷纷提出针对含氟类化学品使用的限制要求，其中欧盟2006年出台了有关全氟辛烷磺酰基化合物(PFOS)的禁令，规定在欧盟市场上，只允许PFOS或其相关物质在低含量下使用，即PFOS或其相关物质在制成品中的浓度含量应该低于0.005％，在半成品中应该低于0.1％，纺织品或涂料中PFOS的限制含量为1μg/m²。欧盟这项禁令的出台导致科研人员必须放弃效果最佳的全氟辛基类单体(C8单体)，目前C8单体的替代品为全氟己基类单体(C6单体)来避免聚合副产物中产生的PFOS。

2015年以来绿色和平组织联合如耐克、阿迪达斯、优衣库、H&M等纺织行业品牌商，计划在2020年对全氟化合物(PFCs)进行完全限制，拒水易去污整理剂中全氟化合物的替代迫在眉睫。拒水易去污整理剂在设计时需要考虑两个方面的因素，第一是拒水效果，需要在链段中引入疏水结构；第二是易去污效果，需要控制好水向纤维内部和污渍与纤维界面的扩散速度，扩散速度越快污渍越容易从纤维上脱落，但这与引入疏水结构存在矛盾，因此平衡好二者的关系才能实现有效的拒水易去污效果。传统经典的拒水易去污整理剂之所以选择含氟单体，正是由于氟原子具有较强的极性，当氟原子和其他元素结合时会夺取其他元素的电子，形成最外层8电子的稳定结构，因此使得含有氟元素的物质具有较低的表面能，约10mN/m，在焙烘成膜过程中含氟长链会自动迁移到纤维表面形成拒水膜，面料在空气中，疏水层能够达到拒水、抗污效果，面料在水洗时亲水链段会翻转到外侧从而诱导纤维表面的污渍分散到洗涤液中达到易去污效果。

因此拒水和易去污的平衡需要材料表面能随着所处环境不同进行变化，一种具有立体硅烷结构的无氟防水剂在中国专利CN106810650B中公开，该发明还公开了围绕一种高效疏水的POSS结构单体进行研究，POSS结构单体本身具有较低表面能，同时作为侧链也具有良好的迁移性，是一种有望替代含氟单体的新型有机-无机杂化单体，且该无氟防水剂对生物和环境无害，制备方法简单易于工业化，但产品设计时仅考虑了疏水侧链，未设计亲水片段，导致在水洗时水向纤维内部和污渍与纤维界面的扩散速度较慢易去污效果并不理想。

发明内容

本发明的目的是提供一种无氟拒水易去污多功能整理剂及其制备方法与应用。

本发明第一个目的是提供一种聚合物，其结构式如式I所示：

式I中，