[发明专利]一种纳米阳离子氟碳聚合物乳液及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种纳米阳离子氟碳聚合物乳液以及其制备方法，该聚合物乳液可用于涂料、食品、钻井、化妆品、生物医学的领域。

背景技术

含氟丙烯酸酯聚合物乳液既保留了聚丙烯酸酯乳液良好的成膜性和附着力，又在一定程度上具有含氟聚合物的优良性能，表现出疏水、疏油和防污的表面特性，在高性能涂层、织物整理、皮革和包装等领域应用广泛。而氟碳纳米聚合物乳液还具有下述独特的优点：渗透性、润湿性好，对底材的附着力强； 粒径小，可形成致密性涂膜，形成的涂膜光泽高；由于粒径小，可与常规乳液实现性能互补，提高涂膜的平滑性和光泽性；氟碳纳米聚合物乳液的分子链具有较高的构象能，涂膜耐冲击性、柔韧性、硬度、耐磨性好，而受到广泛关注和重视。

阳离子型高分子絮凝剂带有正电荷基团, 因而对污水中各种带负电荷的微粒、杂质及悬浮物等均有很强的结合能力。由于阳离子的键合性、杀菌性、防腐性以及聚丙烯酸酯固有的粘着性、耐候性和成膜性使阳离子系丙烯酸酯乳液应用于涂料领域。阳离子聚合物乳液在食品、钻井、化妆品、生物医学的领域的应用性能同样具有广阔的前景。

发明内容

本发明的目的是提供一种纳米阳离子氟碳聚合物乳液，以及这种聚合物乳液的制备方法，该纳米乳液的粒径为10-20nm，在80℃下成膜后，涂膜与水的接触角大于90o。 

为达到第一个发明目的，所采用的技术方案是这样的：

一种纳米阳离子氟碳聚合物乳液，其特征在于：由以下配比的组分聚合制备而成（重量份）：氟单体1-10%；丙烯酸酯类单体40-50%； 甲基丙烯酸酯类单体40-50%；阳离子表面活性剂2-4%；非离子表面活性剂0.5-1%； 水溶性偶氮引发剂0.5-2%。

所述的氟单体选自甲基丙烯酸六氟丁酯、丙烯酸六氟丁酯、甲基丙烯酸十二氟庚酯、甲基丙烯酸十三氟辛酯、C12丙烯酸氟酯中的一种或几种。

所述的丙烯酸酯类单体选自丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛酯中的一种或几种。

所述的甲基丙烯酸酯类单体选自甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸正辛酯、甲基丙烯酸异辛酯中的一种或几种。

所述的阳离子表面活性剂优选脂肪铵盐类或双季铵盐或它们的混合物。

所述的非离子表面活性剂优选烷基酚聚氧乙烯醚类或烷基多苷或它们的混合物。

所述的水溶性偶氮引发剂优选2,2'-偶氮[2-(2-咪唑啉-2-基)丙烷]二盐酸盐或2,2’-偶氮2-甲基丙基脒二盐酸盐或它们的混合物。

为了达到第二个发明目的，本发明的技术方案是：

一种纳米阳离子氟碳聚合物乳液的制备方法，其特征在于：将前述的组分按配比混合，取混合单体的10-30%制备成种子乳液，聚合反应时间为20-40min；然后采用半连续种子乳液聚合工艺，聚合温度为75-85℃、聚合时间为2.5-4.0h，最后升温至90℃，继续保温30-45min，降温至40℃，过滤出料。

本发明的乳液成品，外观为蓝色荧光的半透明， pH值7.5±0.5，固含量25±3%，乳液粒径10-20nm，在80℃下成膜后，涂膜与水的接触角高于90o。

本发明利用复配的表面活性剂取代常规的表面活性剂，使用水溶性的偶氮引发剂代替常规的过硫酸盐引发剂，并在主单体中引入氟单体，采用乳液聚合方法来制备含氟阳离子烯酸酯纳米聚合物乳液。其技术优势在于：

1、乳液的分子链上含有大量的氟原子。在聚合物乳液烘干成膜后，大多数氟原子都富集在涂膜的外表面，由于C-F的独特特性，致使涂膜具有优异的疏水性、耐候性、耐化学性和耐高温。

2、在本纳米聚合乳液中，在乳化剂用量比较少时，乳胶粒的粒径很小，能达到10-20nm。

3、水溶性的偶氮引发剂引发速率快，引发乙烯基单体过程中不会发生诱导分解，在较温和的条件下可达到较高的转化率，获得高相对分子质量的聚合物，且残留的引发剂不影响聚合物的稳定性。

附图说明

图1为通过实施例制得的纳米乳液的平均粒径。

图2为通过实施例乳液烘干成膜后红外光谱图。

附图标记：A为粒径，单位um；B为颗粒通过百分率，单位%；C为信道；D为波数，单位cm^-1；E为透光率，单位%。

具体实施方式

下面参照附图并结合具体实施例对本发明进行进一步描述，但本发明的保护范围并不仅限于此。

实施例1