[发明专利]一种低氟含量有机氟乳液及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明属于化学化工领域，特别涉及一种低氟含量有机氟乳液及其制备方法和应用。

背景技术

有机氟乳液是综合性能较为优异一类乳液，但由于氟单体较贵，严重限制了有机氟乳液的大规模应用。近年来，如何降低氟单体的用量成为有机氟乳液研究开发的重点。在常规的乳液聚合中，获得表面性能满足需求的有机氟乳液往往需要加入大量的氟单体，通常占总单体重量的50％以上，使得最终乳液的成本较高。采用核-壳聚合虽然可以降低含氟单体用量，但由于核壳乳液粒径较大，需要较高的处理液浓度才能使基材表面全部被乳液颗粒覆盖，不能完全达到降低氟单体用量的目的。

发明内容

为了解决上述现有技术中存在的不足之处，本发明的首要目的在于提供一种低氟含量有机氟乳液。

本发明的另一目的在于提供上述低氟含量有机氟乳液的的制备方法；该方法在不影响有机氟乳液表面特性的基础上，改善有机氟乳液的成本。

本发明的再一目的在于提供上述低氟含量有机氟乳液的应用。

本发明的目的通过下述技术方案实现：一种低氟含量有机氟乳液，该乳液由质量分数为50～90％的非氟聚合物乳液和质量分数50～10％的有机氟乳液组成；所述非氟聚合物乳液的微晶熔点为30～70℃。

所述有机氟乳液的粒径为1～150nm，所述非氟聚合物乳液的粒径为有机氟乳液的粒径的1.5～10倍。

所述微晶熔点为30～70℃，是指通过差热分析测试，经过干燥后的聚合物乳液颗粒具有明显的熔融峰，且峰值温度在30～70℃之间。

所述非氟聚合物乳液由单体a采用自由基乳液聚合的方式共聚而成；所述单体a为含有丙烯酸基团的单体、含有丙烯基醚的单体、含有取代乙烯和二烯烃的单体和含有极性基团的烯类单体中的一种以上。

所述含有丙烯酸基团的单体为甲基丙烯酸正辛酯、丙烯酸正辛酯、甲基丙烯酸正癸酯、丙烯酸正癸酯、甲基丙烯酸十二酯、丙烯酸十二酯、甲基丙烯酸十四酯、丙烯酸十四酯、甲基丙烯酸十六酯、丙烯酸十六酯、甲基丙烯酸十八酯、丙烯酸十八酯、甲基丙烯酸二十二酯或丙烯酸二十二酯；所述含有丙烯基醚的单体为辛酸烯丙酯、辛酸乙烯酯、月桂酸乙烯酯、硬酯酸乙烯酯或硬脂酸乙烯酯；所述含有取代乙烯和二烯烃的单体为偏氯乙烯、丁二烯、氯丁二烯，二氯丁二烯或戊二烯；所述含有极性基团的烯类单体为羟甲基丙烯酰胺、丙烯酰胺、马来酸、马来酸酐、丙烯腈或丙烯酸。

所述有机氟乳液由单体b采用乳液聚合的方式共聚而成；所述单体b为氟化烯烃单体和/或氟烷基丙烯酸酯单体。

所述氟化烯烃单体具有结构CF₂＝CF-C_nF_2n+1，其中n为0～6之间的自然数；所述氟烷基丙烯酸酯单体具有结构CH₂＝CRCOOCH₂CH₂-C_nF_2n+1，其中n为2～14之间的自然数，R为H或CH₃。

所述氟化烯烃单体为四氟乙烯、六氟丙烯或八氟丁烯；所述氟烷基丙烯酸酯单体为全氟丁基乙基丙烯酸酯、全氟己基乙基丙烯酸酯或全氟己基乙基甲基丙烯酸酯。

上述的一种低氟含量有机氟乳液的制备方法，包括以下操作步骤：

(1)非氟聚合物乳液的制备：

将质量百分比20～40％的单体a、质量百分比60～80％的水和质量百分比2～5％的乳化剂混合溶解，用高压均质机乳化3～10min，得到预乳液；将1/5质量份的预乳液置于反应器中，加入占单体a质量0.3～1％的引发剂偶氮二异庚腈，于60～65℃反应20～30min，再滴加剩余的预乳液，1～1.5小时滴完，保温2～3h后出料，得到非氟聚合物乳液；

(2)有机氟乳液的制备：

当单体b为气态的氟化烯烃时，将质量百分比60～80％的水、质量百分比2～5％的乳化剂和占单体b质量0.3～1％的引发剂偶氮二异庚腈混合后加入高压反应釜，升温至60～65℃，用计量泵将质量百分比20～40％的单体b压入高压反应釜中，反应至釜内压力降低后继续反应3～5h，出料即得有机氟乳液；