植物油改性含氟拒水整理剂、制备方法及其应用.pdf

本发明涉及一种植物油改性含氟拒水整理剂、制备及其应用，化学结构通式(如右)其制备，包括：(1)向植物油中加入热水和氢氧化钠，80℃水浴加热，即得脂肪酸钠；(2)将脂肪酸钠用水溶解，加入硫酸酸化，即得高级脂肪酸；(3)将上述高级脂肪酸与CF3-(CF2)n-CH2OH在60℃反应4-8h，得到植物油改性含氟拒水整理剂。本发明的拒水整理剂不会对纤维素纤维的透气性、白度及断裂强力产生明显的影响；且合成工艺简单、成本低、原料环保，环境污染小。

1.  一种植物油改性含氟拒水整理剂，化学结构通式如下：

R表示不同碳原子的脂肪碳链，n＝0，1，2…7，该拒水整理剂是由植物油中的不同脂肪酸与CF₃-(CF₂)n-CH₂OH反应生成的酯组成的混合物，其性状为浅黄色至棕黄色透明液体。

2.  根据权利要求1所述的一种植物油改性含氟拒水整理剂，其特征在于：植物油改性含氟拒水整理剂为以下几种酯组成的混合物：
C₆H₁₃CHOHCH₂CH＝CH(CH₂)₇COOCH₂(CF₂)n-CF₃，
CH₃(CH₂)₇CH＝CH(CH₂)₇COOCH₂(CF₂)n-CF₃，
CH₃(CH₂)₄CH＝CH-CH₂-CH＝CH(CH₂)₇COOCH₂(CF₂)n-CF₃，
CH₃(CH₂)₁₄COOCH₂(CF₂)n-CF₃，CH₃(CH₂)₁₆COOCH₂(CF₂)n-CF₃，以及
CH₃CH₂(CH＝CHCH₂)₃(CH₂)₆COOCH₂(CF₂)n-CF₃。

3.  一种植物油改性含氟拒水整理剂的制备方法，包括：
(1)向植物油中加入70℃-100℃水和氢氧化钠，80℃水浴加热，即得脂肪酸钠；
(2)将上述脂肪酸钠用水溶解，加入硫酸酸化，即得高级脂肪酸；
(3)将上述高级脂肪酸与CF₃-(CF₂)n-CH₂OH在60℃反应4-8h，得到植物油改性含氟拒水整理剂。

4.  根据权利要求3所述的一种植物油改性含氟拒水整理剂的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)植物油为棕榈油、蓖麻油、花生油、菜籽油、大豆油或棉籽油。

5.  一种植物油改性含氟拒水整理剂应用于纤维素纤维的拒水整理。

植物油改性含氟拒水整理剂、制备方法及其应用
技术领域
本发明属含氟拒水整理剂及其制备领域，特别是涉及一种植物油改性含氟拒水整理剂、制备方法及其应用。
背景技术
拒水整理是功能整理的一个重要方面。随着科学技术的不断进步，新的织物拒水整理技术不断为人们所采用，金属皂类、金属络合物、吡啶类、羟甲基化合物以及有机硅类的整理剂相继被用作织物的拒水整理。
但是，以往的拒水整理剂都由于对织物手感、透气性、白度等的不良影响，耐久性差以及环境因素等逐渐被淘汰，因而人们开始使用低表面能的有机氟整理剂来对织物进行拒水拒油整理，有机氟织物整理剂凭借其优良的憎水憎油性、透气性以及耐洗防污和易去污等性能脱颖而出，成为当今拒水拒油剂的主流。经有机氟整理加工的面料主要用于民用以及医用防护面料。
纤维素纤维因其优良的服用性能在服装领域受到人们的欢迎，然而经过有机氟整理后的纤维素纤维亲水性降低，导致织物容易产生静电，对纤维素纤维原有的服用性能造成不良的影响，并且有机氟化学品的生态问题也渐渐被人们所认识。
由于当前资源能源短缺，开发生物质的整理剂意义重大。植物油是一种生物质的原料，资源丰富，无毒无害，生态环保，成本低廉，并且由于自身特定的结构而具备了一定的拒水性能，经过改性，与含氟的醇类物质反应后，既能取得良好的拒水效果，又能有效的降低成本、节约能源。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种植物油改性含氟拒水整理剂、制备方法及其应用，该拒水整理剂不会对纤维素纤维的透气性、白度及断裂强力产生明显的影响；且合成工艺简单、成本低、原料环保，环境污染小。
本发明的一种植物油改性含氟拒水整理剂，化学结构通式如下：

R表示不同碳原子的脂肪碳链，n＝0，1，2…7，该拒水整理剂是由植物油中的不同脂肪酸与CF₃-(CF₂)n-CH₂OH反应生成的酯组成的混合物。以蓖麻油为例，蓖麻油改性含氟拒水整理剂为以下几种酯组成的混合物：
C₆H₁₃CHOHCH₂CH＝CH(CH₂)₇COOCH₂(CF₂)n-CF₃，
CH₃(CH₂)₇CH＝CH(CH₂)₇COOCH₂(CF₂)n-CF₃，
CH₃(CH₂)₄CH＝CH-CH₂-CH＝CH(CH₂)₇COOCH₂(CF₂)n-CF₃，
CH₃(CH₂)₁₄COOCH₂(CF₂)n-CF₃，CH₃(CH₂)₁₆COOCH₂(CF₂)n-CF₃，以及
CH₃CH₂(CH＝CHCH₂)₃(CH₂)₆COOCH₂(CF₂)n-CF₃。其性状为浅黄色至棕黄色透明液体。
所述的整理剂用于纤维素纤维的拒水整理，拒水部分为植物油中的长碳链和能显著降低纤维素纤维表面张力的C-F键。
本发明的一种植物油改性含氟拒水整理剂的制备方法，包括：
(1)向植物油中加入热水(70℃以上)和氢氧化钠，80℃水浴加热，即得脂肪酸钠；
(2)将上述脂肪酸钠用水溶解，加入硫酸酸化，即得高级脂肪酸；
(3)将上述高级脂肪酸与CF₃CH₂OH在60℃反应4-8h，得到植物油改性含氟拒水整理剂。
所述步骤(1)植物油为棕榈油、蓖麻油、花生油、菜籽油、大豆油、棉籽油等。
本发明提供的植物油改性含氟拒水整理剂和制备方法主要利用了C-F的低表面张力特性和皂化、酯化反应的原理。与传统的拒水整理剂不同，植物油改性含氟拒水整理剂由于植物油本身就具有一定的拒水功能，与三氟乙醇反应后由于C-F链的引入，其拒水性能更进一步提高。
有益效果
(1)本发明的拒水整理剂不会对纤维素纤维的透气性、白度及断裂强力产生明显的影响；
(2)本发明的拒水整理剂较常规有机氟和有机硅拒水整理剂合成工艺简单、成本低、原料环保，环境污染小。
附图说明
图1植物油改性含氟拒水整理剂的化学结构通式。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例1
(1)向20g蓖麻油中加入35ml80℃热水和3.5g氢氧化钠，用15ml热水溶解，80℃水浴加热，搅拌，静置。加入适量氯化钠，使蓖麻酸钠、棕榈酸钠、硬脂酸钠、油酸钠、亚油酸钠、亚麻酸钠的混合物析出，甘油随氯化钠水溶液除去。
(2)将步骤(1)制备的蓖麻酸钠、棕榈酸钠、硬脂酸钠、油酸钠、亚油酸钠、亚麻酸钠的混合物用水溶解，加入适量硫酸酸化，倒入分液漏斗中静置分层，上层即为蓖麻酸、棕榈酸、硬脂酸、油酸、亚油酸、亚麻酸的混合物。
(3)将步骤(2)制备的蓖麻酸、棕榈酸、硬脂酸、油酸、亚油酸、亚麻酸的混合物15.4g加入到含有14g的CF₃CH₂OH三颈瓶中，升温至60℃，保温反应4h，得到蓖麻酸三氟乙酯、棕榈酸三氟乙酯、硬脂酸三氟乙酯、油酸三氟乙酯、亚油酸三氟乙酯、亚麻酸三氟乙酯的混合物。
将所得的蓖麻酸三氟乙酯、棕榈酸三氟乙酯、硬脂酸三氟乙酯、油酸三氟乙酯、亚油酸三氟乙酯、亚麻酸三氟乙酯的混合物溶解于乙醚中，配成不同浓度的溶液，整理在纤维素纤维上，在纤维素纤维上的整理工艺为：整理剂浓度40g/L，两浸两轧，轧液率80％～90％，100℃预烘40min，升温至170℃，焙烘3min。整理完毕，织物的白度按照GB/T 8424.2-2001《纺织品色牢度试验相对白度的仪器评定方法》测定；织物的断裂强力按照GB/T3923.1-1997《纺织品织物拉伸性能第1部分：断裂强力和断裂伸长率的测定方法》测定(其中取经向试样测试3次取平均值)；接触角通过JY-82接触角测定仪测定；水滴消失时间通过水滴消失法测定。结果表明经过蓖麻油改性三氟乙酯整理后，纤维素纤维获得了优异的拒水性能，白度和断裂强力稍有下降。
实施例2
所述棕榈油的合成方法以及在纤维素纤维上的整理工艺与实施例1基本相同。整理结果表明经过棕榈油改性三氟乙酯整理后，纤维素纤维获得了优异的拒水性能，白度和断裂强力稍有下降。