生物基无氟支化聚氨酯棉织物拒水剂的绿色合成与性能研究

《Progress in Lipid Research》：Synthesis of bio-based fluorine-free branched polyurethane water repellent for cotton fabrics

　　本文开发了一种以环氧大豆油多元醇（DESO）为原料合成生物基无氟支化聚氨酯（HPU）拒水剂的新方法。该拒水剂应用于棉织物（CFs）后表现出卓越性能：拒水等级达95、水接触角（WCA）高达145°、且具备优异的表面稳定性和柔软度，为替代传统含氟拒水剂提供了环境友好型解决方案。

　　

Highlight

材料

环氧化大豆油（ESO）及其他试剂包括二聚酸（DA, 95%）、异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI, 99%）、二月桂酸二丁基锡（DBTDL）、二羟甲基丙酸（DMPA, 98%）、丙烯酸-2-羟乙酯（2-HEA, 98%）、三乙胺（TEA, 99%）、四丁基溴化铵（TBAB, 99%）、季戊四醇四丙烯酸酯（PET4A, 97%）、丙烯酸十八酯（SA, 96%）、乳化剂1380、十六烷基三甲基氯化铵（CTAC, 97%）、过硫酸钾（KPS, 99.99%）均购自商业供应商，使用时未经进一步纯化。实验所用棉织物（CFs）为市售漂白平纹织物。

化学结构表征

图3展示了二聚酸与环氧化大豆油开环反应产物的傅里叶变换红外光谱（FTIR）。在环氧化大豆油（ESO）的红外光谱中，特征吸收峰如下：约1740 cm^?1处的强峰对应羰基（C=O）伸缩振动，830 cm^?1处的特征峰代表环氧基团伸缩振动，约2929 cm^?1和2853 cm^?1处的峰分别归属于甲基（-CH₃）和亚甲基（-CH₂-）的伸缩振动。反应后，环氧特征峰（830 cm^?1）消失，同时在3500 cm^?1附近出现羟基（-OH）的宽峰，证实了环氧基团的成功开环反应。

结论

本研究提出了一种合成专用于棉织物的无氟、支链化、生物基聚氨酯拒水剂的新方法。系统评估了HPU拒水剂的耐水性、耐洗性、耐溶剂性及织物柔软度等性能。二聚酸（DA）和丙烯酸十八酯（SA）的引入，通过利用其长烷基链有效提升了HPU拒水剂的疏水性能。