[发明专利]一种有机硅改性含氟丙烯酸酯聚合物及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种有机硅改性含氟丙烯酸酯聚合物及其制备方法，为聚合物制备领域。

背景技术

聚丙烯酸酯类乳液具有优异的透明性、成膜性、耐油性、耐候性、机械稳定性和粘附性，且原料来源丰富，成本较低，被广泛应用于涂料、纺织、皮革、造纸、粘合剂等领域。但其耐沾污性、耐水性不够理想，耐寒性、耐热性较差，易发生“热粘冷脆”现象，使其进一步应用受到限制。氟是电负性最大的元素，其原子共价半径(0.064nm)仅比氢原子稍大，C—F键非常稳定，键能为485kJ／mol，且氟原子在碳骨架外层的排列十分紧密，可以对主链以及内部分子形成“屏蔽保护”，保证了碳碳键的稳定性，因此碳氟化合物表现出卓越的化学稳定性、耐腐蚀性和抗氧化性等性能。有机氟材料由于其分子侧基或侧链上含有空间位阻较小而亲电能力较强的氟原子，使其表面自由能很低，具有优良的防水防油等性能。有机硅聚合物中Si～O键具有键能大、表面能低、分子链柔性大的特点，使聚合物具有优良的耐高低温(-60℃～310℃)、耐紫外线、耐氧化降解等性能。若同时利用氟元素和硅元素对丙烯酸酯共聚物乳液进行改性，可以将两者的优点有效结合，制备出综合性能更好的乳液。

发明内容

本发明的目的在于：

(1)提供一种有机硅改性含氟丙烯酸酯聚合物；

(2)提供一种有机硅改性含氟丙烯酸酯聚合物的制备方法。

本发明以丙烯酸酯、苯乙烯、丙烯酸、有机硅及含氟单体为聚合单体，以可聚合的马来酸酐脂肪醇聚氧乙烯醚单酯为乳化剂，采用无皂乳液聚合方法制备自交联型有机硅改性含氟丙烯酸酯聚合物。该聚合物乳液为微乳液，位于聚合物胶束表面层具有丰富的有机硅及其他交联功能基团，在固化过程中交联成膜，增加聚丙烯酸酯聚合物膜的牢度；引入含氟单体等组分，提高聚合物的耐水耐污性。因而制得的聚合物具有较好的耐水性和耐低温等特点，可适用于涂料、油漆。

所述的一种有机硅改性含氟丙烯酸酯聚合物，主要由聚合物单体、乳化剂、和水经乳液聚合而成，所述聚合物单体由丙烯酸酯类单体、苯乙烯、丙烯酸类单体、有机硅及含氟单体组成，所述乳化剂为马来酸酐脂肪醇聚氧乙烯醚单酯，所述聚合物中更需添加过硫酸铵、过硫酸钾中的一种或两种作为引发剂。

所述的乳化剂，其用量按份数为4～21份，水为去离子水，其用量按份数为300～800份，聚合物单体用量按份数为90～280份，引发剂用量按份数为0.4～1.5份，所述用量均为重量。

所述的有机硅为乙烯基三乙氧基硅烷[CH₂=CHSi(OC₂H₅)₃]、乙烯基三(2-甲氧基乙氧基)硅烷[CH₂=CHSi(OC₂H₄OCH₃)₃]、甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷[CH₂=C(CH₃)COOC₃H₆Si(OCH₃)₃]中的一种或多种；

所述的含氟单体为全氟辛基(N-乙基-N-丙烯酸乙酯基)、N-甲基全氟辛基磺酰基氨基丙烯酸乙酯、丙烯酸六氟丁酯、甲基丙烯酸六氟丁酯、甲基丙烯酸三氟乙酯、甲基丙烯酸十二氟庚酯中的一种或多种；

所述的聚合物单体中丙烯酸酯类单体选自丙烯酸丁酯、丙烯酸乙酯，甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸甲酯中的一种或几种；丙烯酸类单体选自丙烯酸、甲基丙烯酸中的一种或两种；

在聚合物单体中，丙烯酸酯类单体的重量按份数为35～180份，苯乙烯的重量按份数为8～22份，丙烯酸类单体的重量按份数3～8份，有机硅的重量按份数2～9份、含氟单体的重量按份数3～20份；

所述乳化剂为马来酸酐十一醇聚氧乙烯醚单酯、马来酸酐十五醇聚氧乙烯醚单酯、马来酸酐二十五醇聚氧乙烯醚单酯中的一种或多种；该乳化剂由马来酸酐与脂肪醇聚氧乙烯醚通过单酯化反应制得，分子中含有C=C键，在乳液聚合过程中，可与其他共聚单体发生聚合反应，从而接于聚合物分子链上，使得反应后的乳液中几乎不含游离的乳化剂，因此，能够增强聚合物乳液的成膜致密性，提供聚合物膜的耐水性和强度。

所述的有机硅改性含氟丙烯酸酯聚合物制备方法的步骤如下：

a、在反应釜中加入4～21份乳化剂和300～400份水，升温至50℃左右，搅拌，待乳化剂溶解；