一种纳米阳离子氟碳聚合物乳液及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种纳米阳离子氟碳聚合物乳液及其制备方法，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%；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。本发明专利技术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，乳液烘干成膜后具有优异的化学特性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术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。
技术介绍
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。
技术实现思路
本专利技术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°C下成膜后，涂膜与水的接触角大于90°。 为达到第一个专利技术目的，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。 为了达到第二个专利技术目的，本专利技术的技术方案是: 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°C、聚合时间为2.5-4.0h，最后升温至90°C，继续保温30-45min,降温至40°C ,过滤出料。 本专利技术的乳液成品，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°C下成膜后，涂膜与水的接触角高于90°。 本专利技术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CnT1出为透光率，单位％。 【具体实施方式】 下面参照附图并结合具体实施例对本专利技术进行进一步描述，但本专利技术的保护范围并不仅限于此。 实施例1在装有搅拌器、回流冷凝管、滴液漏斗的250mL四口烧瓶中，加入0.79g的阳离子表面活性剂和0.23g非离子表面活性剂复配的表面活性剂和50.0Og的去离子水，搅拌并水浴升温至80°C。分别在15min内滴加10%的混合单体和10%的引发剂溶液，滴加完毕后继续保温15min。然后将剩余的引发剂乳液和混合单体于3.0h内滴加到四口烧瓶中，滴加完毕后，升温至90°C，继续保温30min。降温至40°C，过滤出料后即制得含氟阳离子丙烯酸酯纳米聚合物乳液。其中混合单体的组成为15.0Og的丙烯酸丁酯、10.0Og的甲基丙烯酸甲酯、2.25g丙烯酸六氟丁酯；引发剂溶液的含量为0.75g的水溶性偶氮引发剂2，2’ -偶氮[2-(2-咪唑啉-2-基)丙烷]二盐酸盐溶于20.0Og的去离子水中。由图1可知，聚合物乳液的粒径很小，只有10.79 nm，而且呈单峰分布。此外，聚合物乳液的外观是带蓝色荧光的透明。由图2的红外谱图可见，图中I的2955 CnT1和图中2的2873 cnT1分别是甲基和亚甲基的C-H键的伸缩振动峰，图中3的1726 cnT1是C=O键伸缩振动特征峰，图中4的1449cm—1是-CH2-弯曲振动特征峰，图中5的1385 cm—1是CH3中C-H键的弯曲振动特征峰，图中6的1235 cnT1是C-F键的伸缩振动特征峰，图中7的1143 cnT1是C-H键的伸缩振动峰，图中8的841CHT1是丙烯酸酯中的C=O键的伸缩振动吸收峰，图中9的753 cnT1是C-F键的变形振动吸收峰。在1500 cnT1到1700 cnT1范围里,没有C=C键的伸缩振动特征峰。由红外谱图可以说明所有单体都参加了聚合反应，成功合成了含氟丙烯酸酯乳液。图1、图2表明已经成功制备出纳米阳离子氟碳聚合物乳液。 实施例2在装有搅拌器、回流冷凝管、滴液漏斗的250mL四口烧瓶中，加入0.83g的阳离子表面活性剂和0.15g非离子表面活性剂复配的表面活性剂和40.0Og的去离子水，搅拌并水浴升温至80°C。分别在15min内滴加20%的混合单体和20%的引发剂溶液，滴加完毕后继续保温15min。然后将剩余的引发剂乳液和混合单体于3.0h内滴加到四口烧瓶中，滴加完毕后，升温至90°C，继续保温40min。降温至40°C，过滤出料后即制得含氟阳离子丙烯酸酯纳米聚合物乳液。其中混合单体的组成为10.0Og的丙烯酸丁酯、15.0Og的甲基丙烯酸甲酯、1.75g甲基丙烯酸十二氟庚酯；引发剂溶液的含量为0.50g的水溶性偶氮引发剂2，2’ -偶氮2-甲基丙基脒二盐酸盐溶于20.0Og的去离子水中。 实施例3在装有搅拌器、回流冷凝管、滴液漏斗的250mL四口烧瓶中，加入0.75g的阳离子表面活性剂和0.19g非离子表面活性剂复配的表面活性剂和40.0Og的去离子水，搅拌并水浴升温至80°C。分别在15min内滴加10%的混合单本文档来自技高网...

【技术保护点】
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%。

【技术特征摘要】
1.一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%。2.如权利要求1所述的纳米阳离子氟碳聚合物乳液，其特征在于: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。3.如权利要求1所述的纳米阳离子氟碳聚合物乳液，其特征在于: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。4.如权利要求1所述的纳米阳离子氟碳聚合物乳液，其特征在于: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。5.如权利要求1所述的纳米阳离子氟碳聚合物乳液，其特征在于:所述的阳离子表面活性剂优选脂肪铵盐类...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈立军，李文，鲍中斌，付正荣，姜维，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33