有机氟防水剂的结构及性能特征
鉴于氟元素隶属于卤族元素范畴，其具备较强的电负性，可达 4.0pauling scale。而且，氟原子的半径较小，仅略大于氢原子的半径。当氟原子与碳原子相互结合，形成C-F键时，该化学键的键长较短，键能较大。故而，C- F键相对而言较为稳定。下表呈现的是卤族元素与碳原子形成共价键的键能比较情况。
表1 卤族元素与碳原子形成化学键的键能
从上表可以看出，C-F键键能较大。且鉴于氟原子具有较大电负性这一特性，含氟丙烯酸酯聚合物上相邻的C-F基团之间存在着较强的静电斥力。在此作用下，聚合物主链上所连接的C -F基团呈螺旋状分布，聚合物的主链结构几乎完全被C-F基团所环绕，如下图所示。
图1 氟碳(C-F)键的化学结构
与此同时，C-F键极性较小，且氟原子对核外电子有着很强的束缚能力，这使得含氟丙烯酸酯聚合物具备较低的表面能。进而，经过含氟丙烯酸酯聚合物整理过的织物具有较低的表面张力（表面张力越小，防水防油能力越强），从而赋予织物防水防油的功效。含氟聚合物防水整理剂通常是由一种或多种含氟单体与一种或多种非氟单体在特定条件下聚合而成。一般而言，氟单体选用含氟(甲基)丙烯酸酯单体，以提供防水性能；非氟代单体通常选用具有不饱和双键的单体，用以赋予整理剂成膜性和交联性。
有机氟防水整理剂的经典结构通式可表示如下：
有机氟防水整理剂的经典结构通式
从上述通式中能够清晰地看出，有机氟防水整理剂可划分为四个部分。
其一为含氟整理剂的主体，即碳氟链部分(Rf)。此部分乃是降低纤维表面张力、实现防水效果的关键所在。相关研究表明，含氟聚合物的防水性能会随着氟碳链中碳原子数量的增多而提升。当碳原子数达到7个及以上时，便能够将未氟代的链段屏蔽于氟碳链之下；而当碳原子数达到10个及以上时，聚合物的防水效果达到最佳状态。
其二是X部分，属于缓冲链接部分。主要的缓冲链接体包括-(CH₂)₃-、 -SO₂NHCH₂ - 等。这是由于碳氟链具有较强的极性，极易使分子内部产生强烈极化，进而导致聚合物的稳定性降低。为了增强聚合产物的稳定性，通常会在分子中添加缓冲链接，以此增加极性分子链段之间的间距，削弱基团间的相互作用力。
其三是非氟共聚单体部分。引入这一部分的目的在于改善共聚物的特殊性能。非氟共聚单体可分为软单体和硬单体。若交联单体含有聚氧乙烯醚、丙烯酸、磺酸基等亲水性基团，则能赋予织物易去污的性能。在纤维素纤维织物的整理中，加入功能性的交联单体能提高含氟聚合物整理效果的耐久性，改善抗皱性，并可提高耐洗可穿性和耐久压烫性能，是提高整理织物附加值的一种有效手段。
