本技术涉及纺织助剂技术领域,具体为一种环保型无氟防油剂及其制备方法和应用。该无氟防油剂通过无氟疏油单体与疏水二氧化硅气凝胶粒子反应合成,无氟疏油单体呈现伞状类液态结构,有效提升防油性能。
背景技术
长期以来,基于全氟/多氟烷基结构的含氟整理剂因其优异的拒水拒油性能在纺织、皮革、造纸与医疗等领域普遍使用,但传统含氟拒水拒油剂加工与使用过程往往涉及有毒有害化合物排放,对人类健康和环境生态产生巨大威胁。欧盟和北美部分地区预计将于2025年开始全面禁止生产和使用含氟拒水拒油剂,我国2023年也明确将全氟辛酸类、全氟辛基磺酸类和全氟己基磺酸类化合物列入《重点管控新污染物清单》。
由于非氟类物质的表面能往往较高,因此当前市售的无氟防水剂大多没有防油功能。纺织品无氟防油剂的研究还处于起步阶段。赵燕在论文《Non-fluorine oilrepellency: to what extent can it substitute perfluoroalkyl substances》中利用化学气相沉积技术在尼龙纤维表面共价接枝聚二甲基硅氧烷(PDMS)分子刷,可一定程度上阻止食用油和十六烷等低表面能液滴在织物中的扩散与渗透,但气相沉积技术无法在纺织行业大规模低成本应用。庄启昕在论文《Fluorine-free low surface energy organiccoating for anti-stain applications》中报道了在纤维表面沉积丙烯酸酯聚合物并引入三(三甲基硅氧烷基)硅烷基团,可赋予纺织材料一定的疏油效果。
此外,表面微观粗糙结构对表面浸润性具有重要影响。Doris Vollmer在论文《Fluorine-free super-liquid-repellent surfaces: pushing the limits of PDMS》中报道了利用PDMS修饰的纳米球形粒子构建二元多孔微观粗糙结构获得了无氟超疏液表面。赵凯在无氟拒油剂分子设计中引入笼型聚倍半硅氧烷,进而在纤维表面构建纳米尺度的粗糙结构,经整理后的织物具有一定的防油效果。
但上述产品均无法实现理想的防油效果,特别是对于纺织行业用防水防油剂的“完全去氟化”要求,当下的研究成果无法满足行业对于防油效果和去氟化的需求,研究开发防油效果更好的无氟防油剂势在必行。
实现思路