[发明专利]水性含氟聚合物乳液、制备方法及其应用

说明书

本发明公开了一种乳液微粒、水性含氟聚合物乳液、制备方法及其应用。该乳液微粒包括：核心，所述核心是由含氟聚合物形成的；以及外壳，所述外壳形成于所述核心的外表面，所述核心与所述外壳通过非共价键连接，其中，所述外壳是由水溶性聚合物形成的。该乳液微粒所获得的乳液表面洁净、乳液微球的粒径单分散性好，粒径均匀、成本低廉、与多种基材具有良好的粘附性，且表面能高、表面润湿性好、不燃、无毒、环保，且在多个应用领域具有更加优异的性能，如能够用于太阳能电池背板、水性涂料、粘合剂、锂离子电池隔膜和锂离子电池电极等用的浆料组合物。

技术领域

本发明涉及材料领域，具体地，本发明涉及水性含氟聚合物乳液、制备方法及其应用。

背景技术

含氟聚合物由于具有优异的化学稳定性、耐高温性、耐候性、电绝缘性以及优越的自清洁性能等功能和特点，在塑料、涂料、弹性体以及锂离子电池电极、隔膜涂层等多个领域获得了广泛应用。目前含氟聚合物涂料主要为溶剂型涂料，环境不友好。

以含氟聚合物乳液为基础制得的环境友好型水性含氟涂料正越来越多地为人们所接受。目前水性含氟聚合物的制备工艺主要分剪切乳化法、后乳化法和乳液聚合法三类。

剪切乳化法是将用其他方法制备的含氟树脂粉末、乳化剂、增稠剂和水在适当的剪切设备中高速分散形成乳液。

后乳化法是在有机介质中合成水性含氟聚合物溶液，然后水性含氟聚合物溶液在乳化剂的作用下，成为分散体。

目前应用较多的是乳液聚合法，乳液聚合法所采用的含氟单体主要有四氟乙烯、氟乙烯、偏二氟乙烯和三氟氯乙烯四种。

剪切乳化法无论从制备过程还是产品性能来说，均不能满足现代涂料发展的需要，故现在很少使用。后乳化法存在乳液稳定性不够理想的缺点。乳液聚合条件往往需要高温高压，致使工艺复杂。

以上三种方法都需要加入乳化剂，乳化剂如果完全除去，会导致乳液破乳，稳定性遭到破坏。乳液中所含有的乳化剂进入到最终产品中会影响聚合物乳液的电性能、光学性能、表面性能、耐水性能及成膜性等，乳化剂还会造成一定的环境污染。

为了克服现有技术的缺陷，本领域技术人员提出了许多无乳化剂的聚合方法。

例如：申请号为WO9717381的专利国际申请公开了一种制备三氟氯乙烯的均聚物或共聚物的方法，它采用氧化还原体系来引发聚合反应，并且在聚合过程中，多次补加引发剂，因此它是一种无乳化剂的水乳液聚合法。但是该方法同时要求同时加入氧化剂及还原剂，这就意味着需要额外的加料路线及控制装置，而且同时加料不可避免的增加了聚合过程中失败的风险。

美国专利US2004041878开发出一种无乳化剂的氟聚合物的制备方法。该方法通过加入链转移剂来调整氟聚合物分子量并且在聚合过程中再添加氧化剂或还原剂中的一种而不是两种都加，或者添加氧化性金属离子引发聚合并在聚合过程中添加氧化性金属离子，但是该方法的缺点是引发体系中含氟烯烃的种类有所限定。

因而，水性含氟聚合物乳液及其制备方法仍有待开发和改进。

发明内容

现有技术中制备水性含氟聚合物的方法中大部分需要加入乳化剂，形成的乳液中最终会包含乳化剂，而乳液中所含有的乳化剂进入到最终产品中会影响聚合物乳液的电性能、光学性能、表面性能、耐水性能及成膜性等，同时乳化剂还会造成一定的环境污染。另外虽然现有技术中会通过化学合成的方法来制备水性含氟聚合物，但面临着反应条件苛刻、所能使用的含氟烯烃的种类有限，因此，所能合成的水性含氟聚合物的种类很少。