[发明专利]三氟氯乙烯均聚乳液的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种三氟氯乙烯均聚乳液的制备方法。属于一种含氟高分子聚合物均聚乳液生产工艺技术领域。

背景技术

三氟氯乙烯均聚乳液是一种聚三氟氯乙烯的衍生产品。聚三氟氯乙烯树脂是首个商业开发获得成功的含氟高聚物。最早的专利由德国公司发表，次后经美国3M公司投入商业运营，商品名为“kel-F”。聚三氟氯乙烯(PCTFE)属第一代氟高聚物，它是一种热塑性氟聚合物，高分子链中含有氯原子，有较强的极性。

尽管，国际和国内的含氟高聚物的研究比较多，但主要集中在以四氟乙烯、偏氟乙烯和三氟氯乙烯等为基本单体的研究，并且有许多已经实现工业化。本发明所涉及的三氟氯乙烯均聚乳液是一种极纯的氟聚合物乳液制品，它具有抗紫外线、耐热、阻燃等性能，它对绝大多数无机、有机化学品以及有机溶剂，有着非凡的抗腐蚀能力。本发明制备的三氟氯乙烯均聚乳液，是含复合表面活性剂的聚三氟氯乙烯乳液分散体系，外观呈乳白色，显蓝光，流动性好，其制品具有优良的热稳定性，突出的化学惰性，优异的光性能和低摩擦系数等特性。可应用于纺织、工业滤布、电池，电子学等特殊领域。三氟氯乙烯均聚乳液的涂层表面润滑光亮，且无针孔，加工制品能在±240℃温度内长期使用。

聚三氟氯乙烯可通过自由基引发的三氟氯乙烯单体的本体、溶液、悬浮、乳化聚合法获得，也可由UV射线辐射引发聚合制得。例如：US2569524公开报道用悬浮聚合法制备聚三氟氯乙烯的方法；GB578168公开了本体聚合法制备聚三氟氯乙烯；其他合成聚三氟氯乙烯的专利还有US26563322、US2689242、US3671510、US4155953等，但是上述专利都没有涉及到三氟氯乙烯均聚乳液的制备方法。

有报道介绍，三氟氯乙烯的乳液聚合以蒸馏水作介质，加入硫酸铵、保险粉、碳酸氢铵，并将聚三氟氯乙烯氧化所形成的羧酸与氢氧化钠作用，所形成的钠盐作乳化剂。反应结束后，在剧烈搅拌下，加入足量的氯化钙使聚合物絮凝。产品经洗涤、干燥，得率为12.5％，此方法单体转化率太低，没有工业价值。

目前，市场上销售的同类乳液产品是聚四氟乙烯的乳液，但是因为四氟乙烯分子非常对称，其中没有氯原子，所以流动性极差，且不能导电，用其作为保护层，会出现明显的裂纹和缝隙，不能形成致密的膜，影响涂层的防水，防腐，防气性能。

由于技术和成本的缘故，目前的聚三氟氯乙烯乳液都引入了第二、第三、甚至第四单体，采用乳液共法聚制得，这样形成的乳液就不能完全表现出聚三氟氯乙烯的特性。关于三氟氯乙烯的均聚乳液，国内还没有报道，更没有规模化生产的厂家。

发明内容

本发明的目的在于提供一种工艺简单，无污染，产品性能好，产率高的三氟氯乙烯均聚乳液的制备方法。用本发明制备得到的三氟氯乙烯均聚乳液可以克服上述缺点，因为其分子结构中含有一个氯原子，不是一个完全对称的结构，所以流动性能佳。作为保护层，三氟氯乙烯均聚乳液还可以形成致密性良好的膜，因此可以弥补聚四氟乙烯乳液的缺陷，在纺织、工业滤布、电池，电子学等特殊领域有着不可替代的市场应用广阔潜力和前景。

为了达到上述目的，本发明针对现在存在的上述问题，从聚合方法入手，通过加入自行制备的表面活性剂的复合表面活性剂，并通过改善聚合工艺，制备了性能优良的产率高的三氟氯乙烯的均聚乳液。

具体工艺如下：

先按照如下质量百分比量取三氟氯乙烯单体∶表面活性剂∶引发剂∶缓冲剂∶去离子水＝10％～50％∶0.5～5％∶0.05～2％∶0.05～3％∶49.40～80％，然后将表面活性剂、去离子水、引发剂、缓冲剂、三氟氯乙烯单体加到反应釜中，调节pH为4～10，在10℃～100℃，0.3～2.0Mpa，搅拌机转速为50～1000r.p.m条件下，反应4～24h，即得三氟氯乙烯均聚乳液。

所述表面活性剂由质量百分比为20～100％含氟表面活性剂与质量百分比为0～80％非氟表面活性剂组成，其中，非氟表面活性剂选自脂肪醇聚氧乙烯醚或脂肪酸聚氧乙烯醚。脂肪醇聚氧乙烯醚是月桂醇聚氧乙烯醚和十八醇聚氧乙烯醚中的一种或两种任意比例混合组成；脂肪酸聚氧乙烯醚是十二烷酸聚氧乙烯醚和十八烷酸聚氧乙烯醚中的一种或两种任意比例混合组成。

含氟表面活性剂选自阴离子型或非离子型含氟表面活性剂。阴离子型含氟表面活性剂是全氟壬酸铵、全氟癸氧基苯磺酸钠和十五氟癸酸铵中的一种；非离子型含氟表面活性剂按如下方法自行合成：