2024年3月15日发(作者：郭绮南)
第43卷第5期
2021年5月
染整技术
TextileDyeingandFinishingJournal
Vol.43No.5
May2021
环保型C6防水防油剂的制备及应用
朱敏，何照伟
200040］［大金氟化工（中国）有限公司上海分公司，上海
摘要以全氟己基乙基甲基丙烯酸酯（C6SFMA）、烷基丙烯酸酯、甲基丙烯酸-3-氯-2-羟基丙酯、氯乙烯为主
要原料，采用乳液聚合制备了含短链全氟烷基（C6）的含氟丙烯酸酯聚合物乳液。将其应用在医用聚丙烯SMS无纺布
上，评价其拒水（醇）、耐静水压及抗静电性能。探讨了C6SFMA用量、烷基丙烯酸酯种类、交联单体用量对聚合物乳液
性能的影响。结果表明：当烷基丙烯酸酯为丙烯酸正丁酯，C6SFMA用量为60%，交联单体甲基丙烯酸-3-氯-2-羟基丙
酯用量为7%时，该含氟丙烯酸酯聚合物乳液具有良好的拒水（醇）、耐静水压及抗静电性能。该聚合物乳液可以和多
种渗透剂和抗静电剂并用，具有良好的加工持续性和加工稳定性。
关键词
短链；含氟丙烯酸酯聚合物；医用聚丙烯SMS无纺布；拒水（醇）；耐静水压；抗静电
中图分类号：TS195.2文献标志码:A文章编号:1005-9350（2021）05-0034-05
PreparationandapplicationofenvironmentalprotectionC6
waterproofandoilproofagent
ZHUMin,HEZhaowei
[ShanghaiBranch,DaikinFluorochemicals(China).,Shanghai200040,China]
AbstractAfluorinatedpolyacrylateemulsioncontainingshort-chainperfluoroalkyl(C6)waspreparedusingperfluo-
rohexylethylmethacrylate(C6SFMA),alkylacrylate,methacrylate-3-chloro-2-hydroxylpropylester,vinylchlorideasthe
ppliedtomedicalpolypropyleneSMSnon-woven,andthewa-
ter(alcohol)repellentperformance,hydrostaticpressureresistanceandantistaticpropertyofSMSnonwovenpolypropylene
ectsofthedosageofC6SFMA,thetypeofalkylacrylate,andtheamountofcrosslinkingmonomer
ultsshowedthatwhenthealkylacrylatewasn-butyl
acrylate,thedosageofC6SFMAwas60%,andthecrosslinkingmonomermethacrylate-3-chloro-2-hydroxy-propylester
was7%,thefluorinatedacrylatepolymeremulsionhadgoodwater(alcohol)repellentperformance,hydrostaticpressurere-
ymeremulsioncouldbeusedwithavarietyofpermeableagentsandantistatic,and
hadgoodprocessingcontinuityandstability.
Keywordsshort-chain;fluorinatedacrylatepolymer;medicalpolypropyleneSMSnon-woven;water(alcohol)repel-
lent;hydrostaticpressureresistance;antistatic
近期，由于“新型冠状肺炎病毒”的肆虐，人们对
医护人员的生命安全有极大的关注。具有抗水、抗酒
精、抗血液功能的医疗防护服最大限度地确保了医
护人员的生命安全。我国虽然有大量的企业在进行
医用无纺布的加工，但主要以出口欧美、日本为主，
一次性手术服在国内医疗机构使用仍然较少。
在一次性医疗防护服领域，应用最广的是聚丙
烯SMS无纺布和木浆水刺无纺布。木浆水刺无纺布
因为耐静水压性能较差，阻隔能力不理想，纤维绒毛
易掉落，价格高等因素，用量在减少，逐步被聚丙烯
SMS无纺布所取代。
氟原子作为取代基可以明显地改变分子的物
收稿日期：2021-04-01
作者简介：朱敏（1987—），男，工学硕士，主要从事功能性化学品的合成与应用研究，E-mail：******************。
5期
朱敏，等：环保型C6防水防油剂的制备及应用
35
理、化学以及生物性能。含氟聚合物具有很高的热稳
定性，低介电常数和耗损因子，低表面能，优异的化
学抵抗性（对酸、碱、溶剂以及碳氢化合物），以及耐
候性等，可以作为后整理助剂处理聚丙烯SMS无纺
布，赋予其拒水（醇）、拒油、抗血液的功能
［1-5］
。
1实验
1.1材料和仪器
材料：无纺布［聚丙烯，SMS，47g/m
2
，普杰无纺布
（中国）有限公司］；全氟己基乙基甲基丙烯酸酯
（C6SFMA，工业级，大金工业株式会社），丙烯酸正丁
酯、丙烯酸正己酯、丙烯酸正辛酯、丙烯酸正癸酯、丙
烯酸十二酯、丙烯酸十六酯、丙烯酸十八酯、丙烯酸
二十二酯、
20
丙二醇、
、Span-80
甲基丙烯酸
偶氮二异丁基脒盐酸盐、
、异构十三醇聚氧乙烯醚
-3-氯-2-羟基丙酯、
正己醇、
（EO数为
Tween-
正十二硫
3）、三
醇、氯乙烯、异丙醇（IPA）（化学级，上海麦克林生化
科技有限公司），Alkanol6112［工业级，杜邦（澳大利
亚）］，抗静电剂ZelecTY（工业级，美国斯泰潘），抗静
电剂ASY（工业级，美国高尔斯敦）。
仪器：P-A0型直立式轧染树脂机、MINITENTER
型连续式定型烘干机（厦门瑞比精密机械有限公
司），YG825G型全自动织物耐静水压测试仪、NF4021
型织物感应式静电测试仪（宁波纺织仪器厂），YG
（B）406型织物表面电阻率测试仪（温州市大荣纺织
仪器有限公司）。
1.2含氟丙烯酸酯聚合物乳液的制备
［6］
3-氯
将计量的
-2-羟基丙酯、
C6SFMA、烷基丙烯酸酯、甲基丙烯酸-
聚氧乙烯醚、三丙二醇和去离子水加入容器中，
Tween-20、Span-80、异构十三醇
升温
待原料溶解后，用高压均质机乳化得到预乳液。把预
乳液加入高压反应釜，依次加入计量的正十二硫醇、
氯乙烯和偶氮二异丁基脒盐酸盐的水溶液，
60
酯聚合物乳液。
℃，搅拌反应
加去离子水调节有效成分质量分数
5~6h，得到乳白色短链含氟丙烯酸
升温到
为30%。
1.3后整理工艺
将含氟丙烯酸酯聚合物乳液用自来水稀释成不
同质量浓度的整理液，加入适量的渗透剂和抗静电
剂。采用一浸一轧工艺整理（轧辊压力为5MPa），130℃
定形30s，得到处理后的无纺布。
1.4测试
1.4.1拒水（醇）性能
［7］
将处理好的无纺布在温度21℃、湿度65%的恒
温恒湿箱中保存4h以上，
65%
IPA
的恒温恒湿条件下进
、水及其混合液也在
行实验。
21℃保温。
30
格，
s
合格的实验液根据
后，如果液滴没有润湿无纺布，
将50
在
μL
21℃
实验液缓慢滴加在无纺布上，
、湿度
IPA体积分数设置测试结果的
则该实验液为合
放置
5
等级。
、6、7、
拒水
8、9
（醇）
、10
性能从低到高分为Fail、0、1、2、3、4、
表
等
1
12
拒水
个等级
（醇）
（
实验液及性能
如表1所示）。
体积分数/%
异丙醇水
拒水（醇）性能
100
9010
010
8020
9
7030
8
6040
7
5050
6
4060
5
3070
4
2080
3
10
2
0100
901
Fail
0
达不到0分的情况
1.4.2耐静水压（HSH）与耐静水压保持率
按照AATCC127—2003的耐静水压测试方法，
在升压速率为6kPa/min的条件下，将3滴水珠通过
的压力作为耐静水压。重复测试5点，取平均值作为
耐静水压。
按照下式计算耐静水压保持率：
耐静水压保持率=HSH
10
其中，HSH
/HSH×100%
HSH
1
表示经后处理无纺布的耐静水压，kPa；
1.4.3
0
表示未经后处理无纺布的耐静水压，kPa。
表面电阻（SR）
按照GB/T12703.4—2010《纺织品静电性能的
评定第4部分：电阻率》进行测试，测试湿度为50%。
1.4.4静电压半衰期（SD）
按照GB/T12703.1—2008《纺织品静电性能的
评定第1部分：静电压半衰期》进行测试，测试湿度
为25%，静电压衰减90%；测试湿度为50%，静电压衰
减50%。
1.4.5粘辊（Gum-up）与粘辊率
粘辊：配制含氟丙烯酸酯聚合物50g/L的处理浴
36
染整技术43卷
500
MPa
表面无粘附物，
）
g，
，
使用无纺布进行连续的浸轧处理
结束后观察无纺布和轧辊表面的状态，
（轧辊压力
△表示有少量粘附物，×表示有较多
○表示
5
粘附物。
粘辊测试结束后，把轧辊上的粘附物收集、干
燥、称重。按照下式计算粘辊率：
粘辊率=m
1
其中，m
/m
0
×100%
1
表示轧辊上粘附物的质量，g；m
0
表示处理浴
中含氟丙烯酸酯聚合物乳液的质量，g。
2结果与讨论
2.1含氟丙烯酸酯聚合物乳液制备工艺优化
2.1.1烷基丙烯酸酯种类
含氟丙烯酸酯聚合物虽然可以赋予基材优良的
拒水（醇）性能，但也会使基材的表面电阻升高，在后
处理过程中需要使用较多的抗静电剂来提高基材的
抗静电性能，但较多的抗静电剂又会降低基材的拒
水（醇）性能。为了选择一种既具有较好拒水（醇）性
能又具有较好抗静电性能的含氟丙烯酸酯聚合物，
采用不同种类烷基丙烯酸酯制备了一系列含氟丙烯
酸酯聚合物乳液。把该系列聚合物乳液应用于无纺
布的后处理加工并进行评价，结果见表2。由表2可
知，随着烷基丙烯酸酯侧链链长的增加，聚合物乳液
处理的无纺布基材表面电阻越来越高，其他性能没
有明显变化。原因可能是长链烷基比短链烷基更容
易结晶或取向排列，在相同的条件下具有更高的表
面电阻。为了使聚合物乳液具有较好的抗静电性能，
尤其是较低的表面电阻，优选丙烯酸正丁酯。
表2烷基丙烯酸酯种类对聚合物乳液应用性能的影响
单体种类
拒水（醇）
性能
HSH
/kPa/GΩ
SR
9
25%
SD/s
50%
丙烯酸正丁酯
丙烯酸正己酯
9
5.513
9
5.605
141.5
537.0
14.5
13.7
0.01
丙烯酸正辛酯
9
5.49118.6
0.01
0.01
丙烯酸正癸酯
丙烯酸十二酯
9
5.478
1
9
5.496
3
268.9
7
903.4
291.3
15.3
17.8
0.02
丙烯酸十六酯
9
5.57020.6
0.01
0.03
丙烯酸十八酯
9
5.489
13
5.567
37
072.6
35
280.3
756.7
19.3
19.7
0.02
丙烯酸二十二酯
0.03
2.1.2
分，可以赋予后处理基材优良的拒水
C6SFMA
C6SFMA
是含氟丙烯酸酯聚合物的主要组成部
用量
（醇）性能。从经
济和环保的角度考虑，希望使用少量含氟单体就可
以达到较好的拒水（醇）效果。制备了一系列不同用
量C6SFMA的样品，并评价了经该系列聚合物乳液处
理
C6SFMA
后的无纺布性能，结果见表3。
液的拒水
用量较低时，
（醇）性能和耐静水压性能较差；
制备的含氟丙烯酸酯聚合物乳
由表3可知，当
MA用量的增加，这两种性能均有提升；C6SFMA
随着C6SF⁃
达到60%时，聚合物乳液能够赋予基材优良的拒水
用量
（醇）和耐静水压性能。原因是当C6SFMA用量较低
时，含氟基团在基材的表面富集不足，表面能仍然较
高，不能提供良好的拒水（醇）性能；当C6SFMA用量
较高时，含氟基团在基材表面富集充分，有效地降低
了表面能，从而赋予基材优良的拒水（醇）和耐静水
压性能；再进一步提高C6SFMA的用量，含氟基团不
能继续向基材表面富集，表面能几乎达到最低值，基
材的拒水（醇）和耐静水压性能不再提高。从成本和
综合性能角度考虑，C6SFMA用量选择60%。
表3C6SFMA用量对聚合物乳液应用性能的影响
C6SFMA
/%
用量
拒水（醇）
性能
HSH
/kPa/GΩ
SR
SD/s
45
50
4
5
3.245
557
4.17320.6
7.1
25%
1.8
50%
609
5.53481.710.9
3.5
0.01
0.01
0.01
659
5.621
5.597
157.2
183.4
17.5
16.3
0.02
0.03
2.1.3交联单体甲基丙烯酸-3-氯-2-羟基丙酯用量
由表4可知，随着交联单体用量的增加，经其制
备的含氟丙烯酸酯聚合物乳液处理的无纺布基材的
耐静水压逐渐升高，其他性能没有明显变化。
表4交联单体用量对聚合物乳液应用性能的影响
交联单体用量
/%
拒水（醇）
性能
HSH
/kPa/GΩ
SR
SD/s
19
50%
3
5
9
5.314
9
5.578
135.4
25%
13.3
0.01
79
5.793
156.3
11.5
12.8
0.02
99
5.955
145.6
6.234
153.0
160.7
16.2
0.01
14.4
0.03
0.02
原因可能是随着交联单体的增加，聚合物中具
有更多的交联基团，高温固化过程中可以形成更高
的交联密度，使得亲水基团在受到水的极性诱导时
不容易从内向外运动，进一步使得疏水基团趋向于
5期
朱敏，等：环保型C6防水防油剂的制备及应用
37
取向排列而不容易混乱，从而提高耐静水压性能。但
是交联单体用量的增加易导致乳液稳定性的下降。
从性能和稳定性角度考虑，优选交联单体用量约7%。
2.2含氟丙烯酸酯聚合物乳液的应用性能
2.2.1烘干工艺
在无纺布的后整理过程中，烘干温度和时间不
仅影响生产效率及能耗，还影响拒水（醇）、耐静水压
和抗静电性能。由表5可知，烘干温度和时间对含氟
丙烯酸酯聚合物乳液处理的无纺布性能有较大影
响，烘干温度越高、时间越长，拒水（醇）和耐静水压
性能越好，但抗静电性能越差。原因可能是均匀吸附
到纤维上的含氟丙烯酸酯聚合物在高温烘干过程
中，氟原子会向表面迁移并富集，含氟侧链会逐渐排
列规整，形成一层疏水疏油薄膜，拒水（醇）性能提
高；相反地，含有亲水性基团的抗静电剂组分会逐渐
向疏水疏油薄膜的内侧迁移，难以吸收空气中的水
分子，导致抗静电性能下降。综上所述，当烘干温度
为130~140℃，烘干时间为30s左右时，经含氟丙烯
酸酯聚合物乳液整理后的无纺布不仅可以获得均衡
的综合性能，还可以达到较高的加工效率。
表5烘干工艺对整理织物性能的影响
序号
温度
/℃
时间
/s
拒水（醇）
性能
HSH
/kPa/GΩ
SR
SD/s
1
2
1208
3
120
30
9
5.439.6
25%
4.3
50%
4
120
45
9
5.9712.55.7
0.01
5
130
60
9
6.0276.5
27.3
9.8
0.01
0.01
6
130
30
9
5.92
7
130
45
9
6.1250.717.9
7.80.01
8
140
60
309
6.01
48.7
13225.1
0.02
9
140
140
45
60
9
6.08
157.8
25.6
0.04
9
5.98
6.17722.8
45.9
0.03
60.3
0.14
0.27
2.2.2加工持续性
在无纺布后整理工序中，随着加工的进行，防水
防油剂的有效质量浓度随之降低，影响防水防油剂
在纤维上的吸附量，进一步影响拒水（醇）性能。所
以，防水防油剂的加工持续性直接影响生产的效率
和成本。为了探索含氟丙烯酸酯聚合物乳液的加工
持续性，固定Alkanol61122g/L、ZelecTY2g/L，配制
一定量的整理液，按照后整理工艺依次加工10块大
小相同的无纺布，结果如表6所示。由表6可知，经含
氟丙烯酸酯聚合物乳液后整理的无纺布，第10块的
拒水（醇）性能仍然可以达到8级，可满足医疗防护的
使用需求，说明含氟丙烯酸酯聚合物乳液的加工持
续性较好。
表6加工的持续性
样品
拒水（醇）性能
/(g·L
用量
-1
)
15
市售品A
128
2
8
3
8
4
7
68
市售品B
129
7
7
5
9
5
10
聚合物乳液
8
9
9
9
9
9
8
9
9
99
9
6
9
8
9
8
9
7
3
8
6
8
2.2.3加工稳定性
在无纺布后整理过程中，整理液受到高剪切力
作用，导致处理浴温度升高、产生泡沫。而防水防油
剂的有效成分含氟丙烯酸酯聚合物以乳胶粒子的形
式存在，属于热力学不稳定结构，受到外部因素的影
响容易发生破乳。如果含氟丙烯酸酯聚合物黏性较
大，破乳后很容易粘附在无纺布和轧辊上，即粘辊现
象。由表7可知，含氟丙烯酸酯聚合物乳液在50℃以
下的整理浴中经历较长时间的连续加工仍然可以保
持良好的加工稳定性，聚合物粒子没有发生明显的
破乳并粘附于无纺布和轧辊上。
表7加工的稳定性
序号温度/℃时间/h无纺布轧辊粘辊率/%
1
2
4010.27
3
402
○○
0.13
4
501
○
0.13
5
502
○
○
○
○
0.40
6
60
60
1
2
○
○
△
△
△
2.27
4.67
2.2.4与渗透剂的并用性能
因为聚丙烯材料具有疏水性能，所以在使用防
水防油剂对聚丙烯SMS无纺布进行后整理加工时需
要并用渗透剂。正己醇和正癸醇因为对聚丙烯SMS
无纺布具有优良的渗透能力而被广泛使用，但由于
具有刺激性气味，对设备要求高，且对环境不友好，
国内部分企业使用乳化的正癸醇来替代，例如杜邦
公司生产的Alkanol6112。虽然Alkanol6112的气味
较小，但使用了较多的亲水型表面活性剂，导致拒水
和耐静水压性能下降。这就要求防水防油剂可
以和多种渗透剂并用而不会导致拒水（醇）性和耐静
水压下降。为了测试含氟丙烯酸酯聚合物乳液与渗
透剂的并用性能，选取了常用的渗透剂正己醇和Al⁃
（醇）
38
染整技术43卷
kanol6112进行后整理加工，结果如表8所示。
表8含氟丙烯酸酯聚合物乳液与渗透剂的并用性能
聚合物乳
液用量
Zelec
正己醇拒水
/(g·L
-1
/(g·L
用量
TY
-1
6112
Alkanol
/(g·L
-1
)
）性
HSH
保持率
HSH
能
/kPa
8
)
8
2
)/(g·L
用量
-1
用量（醇
2
1.5
)
9
9
5.8494.04
/%
82
2.0
9
5.8794.52
82
2.5
9
5.7392.27
82
5
9
6.0797.75
82
6
79
6.03
6.12
97.10
98.55
注：基布的平均耐静水压为6.21kPa。
由表8可知，含氟丙烯酸酯聚合物乳液与不同的
渗透剂并用时，具有良好的拒水（醇）和耐静水压性
能；即使与含有较多亲水性表面活性剂的渗透剂并
用，耐静水压保持率也能达到90%以上。主要原因是
制备的含氟丙烯酸酯聚合物乳液使用了较多的交联
单体，高温固化后的膜具有较高的交联密度，降低了
亲水基团在受到水的极性诱导时向表面运动的趋
势，表现出良好的拒水（醇）和耐静水压性能。
2.2.5与抗静电剂的并用性能
聚丙烯SMS无纺布在医疗领域使用时，需要进
行抗静电处理。在无纺布后整理中，含氟丙烯酸酯聚
合物会均匀地吸附在纤维上，经高温烘干后，在纤维
表面形成疏水疏油的薄层，赋予无纺布拒水（醇）性
能的同时，会导致抗静电性能下降。为了达到使用需
求的抗静电性能，需要增加抗静电剂的用量，这样又
会导致拒水（醇）和耐静水压性能的下降。这就要求
防水防油剂能够同时赋予无纺布良好的拒水（醇）、
耐静水压和抗静电等性能。为了探讨含氟丙烯酸酯
聚合物乳液与抗静电剂的并用性能，选择市售的2种
常用抗静电剂进行后整理加工，结果如表9所示。
表9含氟丙烯酸酯聚合物乳液与抗静电剂的并用性能
聚合物乳
液用量
AlkanolZelecTYASY
拒水（
SD/s
/(g·L
-1
)
6112
/(g·L
用量
-1
)/(g·L
用量
-1
)/(g·L
用量
醇）
-1
)
性能
HSH
/kPa/GΩ
SR
25%50%
821.595.93134.517.20.26
822.096.0168.39.30.17
822.595.899.25.70.02
821.596.06230.728.40.34
822.095.9398.510.80.20
822.596.0318.27.70.05
由表9可知，含氟丙烯酸酯聚合物乳液与不同的
抗静电剂并用时，在抗静电剂用量较低时，可以赋予
无纺布优秀的抗静电性能，并且拒水（醇）和耐静水
压性能没有降低。主要原因是制备的含氟丙烯酸酯
聚合物乳液使用了具有较低表面电阻的短链烷基丙
烯酸酯单体丙烯酸正丁酯，使得该聚合物乳液具有
较优秀的抗静电性能，不需要使用较多量的抗静电
剂来达到使用需求的抗静电性能，使拒水（醇）和耐
静水压性能不会出现明显降低。
3结论
（1）通过乳液聚合成功制备短链（C6）含氟丙烯
酸酯聚合物乳液。当使用侧链具有短链烷基的丙烯
酸正丁酯，全氟己基乙基甲基丙烯酸酯用量为60%，
交联单体甲基丙烯酸-3-氯-2-羟基丙酯用量为7%
时，聚合物乳液具有较好的拒水（醇）、耐静水压和抗
静电性能。
（2）制备的含氟丙烯酸酯聚合物乳液具有良好
的加工持续性和加工稳定性，可以节能高效地进行
无纺布后整理加工。
（3）制备的含氟丙烯酸酯聚合物乳液应用在医
疗无纺布领域，与渗透剂、抗静电剂并用性能良好，
可以赋予无纺布优良的拒水（醇）、耐静水压和抗静
电性能，满足医疗防护方面的要求。
参考文献：
[1]肖进新,邢航.氟表面活性剂和氟聚合物(Ⅰ)——性能、合
成(生产)及应用概述[J].日用化学工业,2016,46(1):13-20.
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含氟织物整理剂概述[J].日用化学工业,2016,46(7):371-
[3]邢航
376.
,周洪涛,肖进新.氟表面活性剂和氟聚合物(Ⅷ)——
含氟织物整理剂的发展及建议[J].日用化学工业,2016,46
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性能及其应用[J].纺织学报,2016,37(9):100-105.
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剂组合物:108017745[P].2016-11-01.
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[P].2016-08-02.
南晋一,福森正树,榎本孝司,等.无纺布:107675504
2024年3月15日发(作者：郭绮南)
第43卷第5期
2021年5月
染整技术
TextileDyeingandFinishingJournal
Vol.43No.5
May2021
环保型C6防水防油剂的制备及应用
朱敏，何照伟
200040］［大金氟化工（中国）有限公司上海分公司，上海
摘要以全氟己基乙基甲基丙烯酸酯（C6SFMA）、烷基丙烯酸酯、甲基丙烯酸-3-氯-2-羟基丙酯、氯乙烯为主
要原料，采用乳液聚合制备了含短链全氟烷基（C6）的含氟丙烯酸酯聚合物乳液。将其应用在医用聚丙烯SMS无纺布
上，评价其拒水（醇）、耐静水压及抗静电性能。探讨了C6SFMA用量、烷基丙烯酸酯种类、交联单体用量对聚合物乳液
性能的影响。结果表明：当烷基丙烯酸酯为丙烯酸正丁酯，C6SFMA用量为60%，交联单体甲基丙烯酸-3-氯-2-羟基丙
酯用量为7%时，该含氟丙烯酸酯聚合物乳液具有良好的拒水（醇）、耐静水压及抗静电性能。该聚合物乳液可以和多
种渗透剂和抗静电剂并用，具有良好的加工持续性和加工稳定性。
关键词
短链；含氟丙烯酸酯聚合物；医用聚丙烯SMS无纺布；拒水（醇）；耐静水压；抗静电
中图分类号：TS195.2文献标志码:A文章编号:1005-9350（2021）05-0034-05
PreparationandapplicationofenvironmentalprotectionC6
waterproofandoilproofagent
ZHUMin,HEZhaowei
[ShanghaiBranch,DaikinFluorochemicals(China).,Shanghai200040,China]
AbstractAfluorinatedpolyacrylateemulsioncontainingshort-chainperfluoroalkyl(C6)waspreparedusingperfluo-
rohexylethylmethacrylate(C6SFMA),alkylacrylate,methacrylate-3-chloro-2-hydroxylpropylester,vinylchlorideasthe
ppliedtomedicalpolypropyleneSMSnon-woven,andthewa-
ter(alcohol)repellentperformance,hydrostaticpressureresistanceandantistaticpropertyofSMSnonwovenpolypropylene
ectsofthedosageofC6SFMA,thetypeofalkylacrylate,andtheamountofcrosslinkingmonomer
ultsshowedthatwhenthealkylacrylatewasn-butyl
acrylate,thedosageofC6SFMAwas60%,andthecrosslinkingmonomermethacrylate-3-chloro-2-hydroxy-propylester
was7%,thefluorinatedacrylatepolymeremulsionhadgoodwater(alcohol)repellentperformance,hydrostaticpressurere-
ymeremulsioncouldbeusedwithavarietyofpermeableagentsandantistatic,and
hadgoodprocessingcontinuityandstability.
Keywordsshort-chain;fluorinatedacrylatepolymer;medicalpolypropyleneSMSnon-woven;water(alcohol)repel-
lent;hydrostaticpressureresistance;antistatic
近期，由于“新型冠状肺炎病毒”的肆虐，人们对
医护人员的生命安全有极大的关注。具有抗水、抗酒
精、抗血液功能的医疗防护服最大限度地确保了医
护人员的生命安全。我国虽然有大量的企业在进行
医用无纺布的加工，但主要以出口欧美、日本为主，
一次性手术服在国内医疗机构使用仍然较少。
在一次性医疗防护服领域，应用最广的是聚丙
烯SMS无纺布和木浆水刺无纺布。木浆水刺无纺布
因为耐静水压性能较差，阻隔能力不理想，纤维绒毛
易掉落，价格高等因素，用量在减少，逐步被聚丙烯
SMS无纺布所取代。
氟原子作为取代基可以明显地改变分子的物
收稿日期：2021-04-01
作者简介：朱敏（1987—），男，工学硕士，主要从事功能性化学品的合成与应用研究，E-mail：******************。
5期
朱敏，等：环保型C6防水防油剂的制备及应用
35
理、化学以及生物性能。含氟聚合物具有很高的热稳
定性，低介电常数和耗损因子，低表面能，优异的化
学抵抗性（对酸、碱、溶剂以及碳氢化合物），以及耐
候性等，可以作为后整理助剂处理聚丙烯SMS无纺
布，赋予其拒水（醇）、拒油、抗血液的功能
［1-5］
。
1实验
1.1材料和仪器
材料：无纺布［聚丙烯，SMS，47g/m
2
，普杰无纺布
（中国）有限公司］；全氟己基乙基甲基丙烯酸酯
（C6SFMA，工业级，大金工业株式会社），丙烯酸正丁
酯、丙烯酸正己酯、丙烯酸正辛酯、丙烯酸正癸酯、丙
烯酸十二酯、丙烯酸十六酯、丙烯酸十八酯、丙烯酸
二十二酯、
20
丙二醇、
、Span-80
甲基丙烯酸
偶氮二异丁基脒盐酸盐、
、异构十三醇聚氧乙烯醚
-3-氯-2-羟基丙酯、
正己醇、
（EO数为
Tween-
正十二硫
3）、三
醇、氯乙烯、异丙醇（IPA）（化学级，上海麦克林生化
科技有限公司），Alkanol6112［工业级，杜邦（澳大利
亚）］，抗静电剂ZelecTY（工业级，美国斯泰潘），抗静
电剂ASY（工业级，美国高尔斯敦）。
仪器：P-A0型直立式轧染树脂机、MINITENTER
型连续式定型烘干机（厦门瑞比精密机械有限公
司），YG825G型全自动织物耐静水压测试仪、NF4021
型织物感应式静电测试仪（宁波纺织仪器厂），YG
（B）406型织物表面电阻率测试仪（温州市大荣纺织
仪器有限公司）。
1.2含氟丙烯酸酯聚合物乳液的制备
［6］
3-氯
将计量的
-2-羟基丙酯、
C6SFMA、烷基丙烯酸酯、甲基丙烯酸-
聚氧乙烯醚、三丙二醇和去离子水加入容器中，
Tween-20、Span-80、异构十三醇
升温
待原料溶解后，用高压均质机乳化得到预乳液。把预
乳液加入高压反应釜，依次加入计量的正十二硫醇、
氯乙烯和偶氮二异丁基脒盐酸盐的水溶液，
60
酯聚合物乳液。
℃，搅拌反应
加去离子水调节有效成分质量分数
5~6h，得到乳白色短链含氟丙烯酸
升温到
为30%。
1.3后整理工艺
将含氟丙烯酸酯聚合物乳液用自来水稀释成不
同质量浓度的整理液，加入适量的渗透剂和抗静电
剂。采用一浸一轧工艺整理（轧辊压力为5MPa），130℃
定形30s，得到处理后的无纺布。
1.4测试
1.4.1拒水（醇）性能
［7］
将处理好的无纺布在温度21℃、湿度65%的恒
温恒湿箱中保存4h以上，
65%
IPA
的恒温恒湿条件下进
、水及其混合液也在
行实验。
21℃保温。
30
格，
s
合格的实验液根据
后，如果液滴没有润湿无纺布，
将50
在
μL
21℃
实验液缓慢滴加在无纺布上，
、湿度
IPA体积分数设置测试结果的
则该实验液为合
放置
5
等级。
、6、7、
拒水
8、9
（醇）
、10
性能从低到高分为Fail、0、1、2、3、4、
表
等
1
12
拒水
个等级
（醇）
（
实验液及性能
如表1所示）。
体积分数/%
异丙醇水
拒水（醇）性能
100
9010
010
8020
9
7030
8
6040
7
5050
6
4060
5
3070
4
2080
3
10
2
0100
901
Fail
0
达不到0分的情况
1.4.2耐静水压（HSH）与耐静水压保持率
按照AATCC127—2003的耐静水压测试方法，
在升压速率为6kPa/min的条件下，将3滴水珠通过
的压力作为耐静水压。重复测试5点，取平均值作为
耐静水压。
按照下式计算耐静水压保持率：
耐静水压保持率=HSH
10
其中，HSH
/HSH×100%
HSH
1
表示经后处理无纺布的耐静水压，kPa；
1.4.3
0
表示未经后处理无纺布的耐静水压，kPa。
表面电阻（SR）
按照GB/T12703.4—2010《纺织品静电性能的
评定第4部分：电阻率》进行测试，测试湿度为50%。
1.4.4静电压半衰期（SD）
按照GB/T12703.1—2008《纺织品静电性能的
评定第1部分：静电压半衰期》进行测试，测试湿度
为25%，静电压衰减90%；测试湿度为50%，静电压衰
减50%。
1.4.5粘辊（Gum-up）与粘辊率
粘辊：配制含氟丙烯酸酯聚合物50g/L的处理浴
36
染整技术43卷
500
MPa
表面无粘附物，
）
g，
，
使用无纺布进行连续的浸轧处理
结束后观察无纺布和轧辊表面的状态，
（轧辊压力
△表示有少量粘附物，×表示有较多
○表示
5
粘附物。
粘辊测试结束后，把轧辊上的粘附物收集、干
燥、称重。按照下式计算粘辊率：
粘辊率=m
1
其中，m
/m
0
×100%
1
表示轧辊上粘附物的质量，g；m
0
表示处理浴
中含氟丙烯酸酯聚合物乳液的质量，g。
2结果与讨论
2.1含氟丙烯酸酯聚合物乳液制备工艺优化
2.1.1烷基丙烯酸酯种类
含氟丙烯酸酯聚合物虽然可以赋予基材优良的
拒水（醇）性能，但也会使基材的表面电阻升高，在后
处理过程中需要使用较多的抗静电剂来提高基材的
抗静电性能，但较多的抗静电剂又会降低基材的拒
水（醇）性能。为了选择一种既具有较好拒水（醇）性
能又具有较好抗静电性能的含氟丙烯酸酯聚合物，
采用不同种类烷基丙烯酸酯制备了一系列含氟丙烯
酸酯聚合物乳液。把该系列聚合物乳液应用于无纺
布的后处理加工并进行评价，结果见表2。由表2可
知，随着烷基丙烯酸酯侧链链长的增加，聚合物乳液
处理的无纺布基材表面电阻越来越高，其他性能没
有明显变化。原因可能是长链烷基比短链烷基更容
易结晶或取向排列，在相同的条件下具有更高的表
面电阻。为了使聚合物乳液具有较好的抗静电性能，
尤其是较低的表面电阻，优选丙烯酸正丁酯。
表2烷基丙烯酸酯种类对聚合物乳液应用性能的影响
单体种类
拒水（醇）
性能
HSH
/kPa/GΩ
SR
9
25%
SD/s
50%
丙烯酸正丁酯
丙烯酸正己酯
9
5.513
9
5.605
141.5
537.0
14.5
13.7
0.01
丙烯酸正辛酯
9
5.49118.6
0.01
0.01
丙烯酸正癸酯
丙烯酸十二酯
9
5.478
1
9
5.496
3
268.9
7
903.4
291.3
15.3
17.8
0.02
丙烯酸十六酯
9
5.57020.6
0.01
0.03
丙烯酸十八酯
9
5.489
13
5.567
37
072.6
35
280.3
756.7
19.3
19.7
0.02
丙烯酸二十二酯
0.03
2.1.2
分，可以赋予后处理基材优良的拒水
C6SFMA
C6SFMA
是含氟丙烯酸酯聚合物的主要组成部
用量
（醇）性能。从经
济和环保的角度考虑，希望使用少量含氟单体就可
以达到较好的拒水（醇）效果。制备了一系列不同用
量C6SFMA的样品，并评价了经该系列聚合物乳液处
理
C6SFMA
后的无纺布性能，结果见表3。
液的拒水
用量较低时，
（醇）性能和耐静水压性能较差；
制备的含氟丙烯酸酯聚合物乳
由表3可知，当
MA用量的增加，这两种性能均有提升；C6SFMA
随着C6SF⁃
达到60%时，聚合物乳液能够赋予基材优良的拒水
用量
（醇）和耐静水压性能。原因是当C6SFMA用量较低
时，含氟基团在基材的表面富集不足，表面能仍然较
高，不能提供良好的拒水（醇）性能；当C6SFMA用量
较高时，含氟基团在基材表面富集充分，有效地降低
了表面能，从而赋予基材优良的拒水（醇）和耐静水
压性能；再进一步提高C6SFMA的用量，含氟基团不
能继续向基材表面富集，表面能几乎达到最低值，基
材的拒水（醇）和耐静水压性能不再提高。从成本和
综合性能角度考虑，C6SFMA用量选择60%。
表3C6SFMA用量对聚合物乳液应用性能的影响
C6SFMA
/%
用量
拒水（醇）
性能
HSH
/kPa/GΩ
SR
SD/s
45
50
4
5
3.245
557
4.17320.6
7.1
25%
1.8
50%
609
5.53481.710.9
3.5
0.01
0.01
0.01
659
5.621
5.597
157.2
183.4
17.5
16.3
0.02
0.03
2.1.3交联单体甲基丙烯酸-3-氯-2-羟基丙酯用量
由表4可知，随着交联单体用量的增加，经其制
备的含氟丙烯酸酯聚合物乳液处理的无纺布基材的
耐静水压逐渐升高，其他性能没有明显变化。
表4交联单体用量对聚合物乳液应用性能的影响
交联单体用量
/%
拒水（醇）
性能
HSH
/kPa/GΩ
SR
SD/s
19
50%
3
5
9
5.314
9
5.578
135.4
25%
13.3
0.01
79
5.793
156.3
11.5
12.8
0.02
99
5.955
145.6
6.234
153.0
160.7
16.2
0.01
14.4
0.03
0.02
原因可能是随着交联单体的增加，聚合物中具
有更多的交联基团，高温固化过程中可以形成更高
的交联密度，使得亲水基团在受到水的极性诱导时
不容易从内向外运动，进一步使得疏水基团趋向于
5期
朱敏，等：环保型C6防水防油剂的制备及应用
37
取向排列而不容易混乱，从而提高耐静水压性能。但
是交联单体用量的增加易导致乳液稳定性的下降。
从性能和稳定性角度考虑，优选交联单体用量约7%。
2.2含氟丙烯酸酯聚合物乳液的应用性能
2.2.1烘干工艺
在无纺布的后整理过程中，烘干温度和时间不
仅影响生产效率及能耗，还影响拒水（醇）、耐静水压
和抗静电性能。由表5可知，烘干温度和时间对含氟
丙烯酸酯聚合物乳液处理的无纺布性能有较大影
响，烘干温度越高、时间越长，拒水（醇）和耐静水压
性能越好，但抗静电性能越差。原因可能是均匀吸附
到纤维上的含氟丙烯酸酯聚合物在高温烘干过程
中，氟原子会向表面迁移并富集，含氟侧链会逐渐排
列规整，形成一层疏水疏油薄膜，拒水（醇）性能提
高；相反地，含有亲水性基团的抗静电剂组分会逐渐
向疏水疏油薄膜的内侧迁移，难以吸收空气中的水
分子，导致抗静电性能下降。综上所述，当烘干温度
为130~140℃，烘干时间为30s左右时，经含氟丙烯
酸酯聚合物乳液整理后的无纺布不仅可以获得均衡
的综合性能，还可以达到较高的加工效率。
表5烘干工艺对整理织物性能的影响
序号
温度
/℃
时间
/s
拒水（醇）
性能
HSH
/kPa/GΩ
SR
SD/s
1
2
1208
3
120
30
9
5.439.6
25%
4.3
50%
4
120
45
9
5.9712.55.7
0.01
5
130
60
9
6.0276.5
27.3
9.8
0.01
0.01
6
130
30
9
5.92
7
130
45
9
6.1250.717.9
7.80.01
8
140
60
309
6.01
48.7
13225.1
0.02
9
140
140
45
60
9
6.08
157.8
25.6
0.04
9
5.98
6.17722.8
45.9
0.03
60.3
0.14
0.27
2.2.2加工持续性
在无纺布后整理工序中，随着加工的进行，防水
防油剂的有效质量浓度随之降低，影响防水防油剂
在纤维上的吸附量，进一步影响拒水（醇）性能。所
以，防水防油剂的加工持续性直接影响生产的效率
和成本。为了探索含氟丙烯酸酯聚合物乳液的加工
持续性，固定Alkanol61122g/L、ZelecTY2g/L，配制
一定量的整理液，按照后整理工艺依次加工10块大
小相同的无纺布，结果如表6所示。由表6可知，经含
氟丙烯酸酯聚合物乳液后整理的无纺布，第10块的
拒水（醇）性能仍然可以达到8级，可满足医疗防护的
使用需求，说明含氟丙烯酸酯聚合物乳液的加工持
续性较好。
表6加工的持续性
样品
拒水（醇）性能
/(g·L
用量
-1
)
15
市售品A
128
2
8
3
8
4
7
68
市售品B
129
7
7
5
9
5
10
聚合物乳液
8
9
9
9
9
9
8
9
9
99
9
6
9
8
9
8
9
7
3
8
6
8
2.2.3加工稳定性
在无纺布后整理过程中，整理液受到高剪切力
作用，导致处理浴温度升高、产生泡沫。而防水防油
剂的有效成分含氟丙烯酸酯聚合物以乳胶粒子的形
式存在，属于热力学不稳定结构，受到外部因素的影
响容易发生破乳。如果含氟丙烯酸酯聚合物黏性较
大，破乳后很容易粘附在无纺布和轧辊上，即粘辊现
象。由表7可知，含氟丙烯酸酯聚合物乳液在50℃以
下的整理浴中经历较长时间的连续加工仍然可以保
持良好的加工稳定性，聚合物粒子没有发生明显的
破乳并粘附于无纺布和轧辊上。
表7加工的稳定性
序号温度/℃时间/h无纺布轧辊粘辊率/%
1
2
4010.27
3
402
○○
0.13
4
501
○
0.13
5
502
○
○
○
○
0.40
6
60
60
1
2
○
○
△
△
△
2.27
4.67
2.2.4与渗透剂的并用性能
因为聚丙烯材料具有疏水性能，所以在使用防
水防油剂对聚丙烯SMS无纺布进行后整理加工时需
要并用渗透剂。正己醇和正癸醇因为对聚丙烯SMS
无纺布具有优良的渗透能力而被广泛使用，但由于
具有刺激性气味，对设备要求高，且对环境不友好，
国内部分企业使用乳化的正癸醇来替代，例如杜邦
公司生产的Alkanol6112。虽然Alkanol6112的气味
较小，但使用了较多的亲水型表面活性剂，导致拒水
和耐静水压性能下降。这就要求防水防油剂可
以和多种渗透剂并用而不会导致拒水（醇）性和耐静
水压下降。为了测试含氟丙烯酸酯聚合物乳液与渗
透剂的并用性能，选取了常用的渗透剂正己醇和Al⁃
（醇）
38
染整技术43卷
kanol6112进行后整理加工，结果如表8所示。
表8含氟丙烯酸酯聚合物乳液与渗透剂的并用性能
聚合物乳
液用量
Zelec
正己醇拒水
/(g·L
-1
/(g·L
用量
TY
-1
6112
Alkanol
/(g·L
-1
)
）性
HSH
保持率
HSH
能
/kPa
8
)
8
2
)/(g·L
用量
-1
用量（醇
2
1.5
)
9
9
5.8494.04
/%
82
2.0
9
5.8794.52
82
2.5
9
5.7392.27
82
5
9
6.0797.75
82
6
79
6.03
6.12
97.10
98.55
注：基布的平均耐静水压为6.21kPa。
由表8可知，含氟丙烯酸酯聚合物乳液与不同的
渗透剂并用时，具有良好的拒水（醇）和耐静水压性
能；即使与含有较多亲水性表面活性剂的渗透剂并
用，耐静水压保持率也能达到90%以上。主要原因是
制备的含氟丙烯酸酯聚合物乳液使用了较多的交联
单体，高温固化后的膜具有较高的交联密度，降低了
亲水基团在受到水的极性诱导时向表面运动的趋
势，表现出良好的拒水（醇）和耐静水压性能。
2.2.5与抗静电剂的并用性能
聚丙烯SMS无纺布在医疗领域使用时，需要进
行抗静电处理。在无纺布后整理中，含氟丙烯酸酯聚
合物会均匀地吸附在纤维上，经高温烘干后，在纤维
表面形成疏水疏油的薄层，赋予无纺布拒水（醇）性
能的同时，会导致抗静电性能下降。为了达到使用需
求的抗静电性能，需要增加抗静电剂的用量，这样又
会导致拒水（醇）和耐静水压性能的下降。这就要求
防水防油剂能够同时赋予无纺布良好的拒水（醇）、
耐静水压和抗静电等性能。为了探讨含氟丙烯酸酯
聚合物乳液与抗静电剂的并用性能，选择市售的2种
常用抗静电剂进行后整理加工，结果如表9所示。
表9含氟丙烯酸酯聚合物乳液与抗静电剂的并用性能
聚合物乳
液用量
AlkanolZelecTYASY
拒水（
SD/s
/(g·L
-1
)
6112
/(g·L
用量
-1
)/(g·L
用量
-1
)/(g·L
用量
醇）
-1
)
性能
HSH
/kPa/GΩ
SR
25%50%
821.595.93134.517.20.26
822.096.0168.39.30.17
822.595.899.25.70.02
821.596.06230.728.40.34
822.095.9398.510.80.20
822.596.0318.27.70.05
由表9可知，含氟丙烯酸酯聚合物乳液与不同的
抗静电剂并用时，在抗静电剂用量较低时，可以赋予
无纺布优秀的抗静电性能，并且拒水（醇）和耐静水
压性能没有降低。主要原因是制备的含氟丙烯酸酯
聚合物乳液使用了具有较低表面电阻的短链烷基丙
烯酸酯单体丙烯酸正丁酯，使得该聚合物乳液具有
较优秀的抗静电性能，不需要使用较多量的抗静电
剂来达到使用需求的抗静电性能，使拒水（醇）和耐
静水压性能不会出现明显降低。
3结论
（1）通过乳液聚合成功制备短链（C6）含氟丙烯
酸酯聚合物乳液。当使用侧链具有短链烷基的丙烯
酸正丁酯，全氟己基乙基甲基丙烯酸酯用量为60%，
交联单体甲基丙烯酸-3-氯-2-羟基丙酯用量为7%
时，聚合物乳液具有较好的拒水（醇）、耐静水压和抗
静电性能。
（2）制备的含氟丙烯酸酯聚合物乳液具有良好
的加工持续性和加工稳定性，可以节能高效地进行
无纺布后整理加工。
（3）制备的含氟丙烯酸酯聚合物乳液应用在医
疗无纺布领域，与渗透剂、抗静电剂并用性能良好，
可以赋予无纺布优良的拒水（醇）、耐静水压和抗静
电性能，满足医疗防护方面的要求。
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