一种含氟乳化剂及基于该乳化剂制备的阴离子型含氟乳液和方法技术

本发明专利技术公开了一种含氟乳化剂及基于该乳化剂制备的阴离子型含氟乳液和方法，属于精细化学品制备技术领域。该含磺酸基团氟碳乳液的由以下原料组成：含氟丙烯酸酯、丙烯酸丁酯、苯乙烯、丙烯酸或2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、乳化剂、引发剂及水。制备包括：将上述所有种类原料(其中：水添加70％、余下30％备用)高速剪切30分钟，得到预乳化液后，取余下的30％水和5％的预乳化液，搅拌下升温至50℃～80℃，开始保温；保温30分钟后开始滴加剩余的预乳化液，反应5h～25h，冷却至室温出料，制得一种阴离子型含氟乳液。本发明专利技术乳液中乳化剂直接与聚合单体反应，避免了常规乳化剂的“迁移”问题；同时，以水作为分散介质，不含有机溶剂，节约资源，符合环保要求。

【技术实现步骤摘要】
一种含氟乳化剂及基于该乳化剂制备的阴离子型含氟乳液和方法
本专利技术属于精细化学品领域，涉及一种乳液及其制备方法，具体涉及一种含氟乳化剂及基于该乳化剂制备的阴离子型含氟乳液和方法。
技术介绍
丙烯酸酯乳液的成膜性好、施工性好、涂膜耐碱、保色性好、无污染等，现已得到广泛应用。但其耐沾污性、耐候性、耐热性、耐油性等尚不尽人意，因此对丙烯酸酯乳液还需要进一步的优化。含氟聚合物由于具有高表面活性、高耐热稳定性、高化学惰性、憎水性和憎油性的“三高二憎”性能而得到广泛应用。目前，常见含氟乳液的制备方法主要有几下几种：(1)在常规乳化剂/含氟乳化剂共同作用下单体的均聚或共聚；(2)在常规乳化剂/有机溶剂作用下单体的均聚或共聚；(3)聚四氟乙烯乳液与常规乳液的简单共混；但以上方法中，其最终产品中均含有常规乳化剂或(和)有机溶剂，这对含氟乳液产品表面性能和环境不利。而加入可聚合含氟表面活性剂成为含氟乳液新的制备方法，但目前此类含氟表面活性剂以聚氨酯型为主，其在合成过程中同样要用到有机溶剂，且反应条件苛刻。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种阴离子型含氟乳液及其制备方法，该方法操作简单、不含有机溶剂、绿色环保，经该方法制得的阴离子型含氟乳液性能稳定、优良。本专利技术是通过以下技术方案来实现：本专利技术公开了一种含氟乳化剂，该含氟乳化剂是将马来酸酐与烯丙基聚醚按摩尔比1:1酯化反应后，再与含氟醇按摩尔比1:1进行酯化反应后制得，结构如下：其中，Rf为C4H3F6、C5H3F8、C6H4F9或C7H3F12，n为大于2的整数。所述烯丙基聚醚的相对分子量为2000。所述含氟醇为2,2,3,4,4,4-六氟-1-丁醇、2,2,3,3,4,4,5,5-八氟-1-戊醇、1H,1H,2H,2H-九氟-1-己醇或1H,1H,7H-十二氟-1-庚醇。本专利技术还公开了一种阴离子型含氟乳液的制备方法，包括以下步骤：1)取原料聚合单体、含氟乳化剂、引发剂及水；聚合单体包括：含氟丙烯酸酯、丙烯酸丁酯、苯乙烯及丙烯酸或2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸；其中，丙烯酸或2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸与含氟丙烯酸酯、丙烯酸丁酯及苯乙烯的摩尔比为(0.02～0.4)：(0.2～1.0)：1.0：1.0；含氟乳化剂占聚合单体总质量的0.5％～5％；引发剂占聚合单体总质量的0.1％～2％；水占聚合单体总质量的200％～300％；2)将原料聚合单体、含氟乳化剂、引发剂及部分水混合后，高速剪切处理30min，得到预乳化液；部分水占水总质量的70％；3)取预乳化液总质量5％的预乳化液和剩余部分的水，搅拌下升温至50～80℃后，保温30min，然后滴加剩余的预乳化液，反应5～25h，调节反应体系pH值为7～8，冷却至室温，制得阴离子型含氟乳液。所述的含氟乳化剂是将马来酸酐与烯丙基聚醚按摩尔比1:1酯化反应后，再与含氟醇按摩尔比1:1进行酯化反应后制得，结构如下：其中，Rf为C4H3F6、C5H3F8、C6H4F9或C7H3F12，n为大于2的整数。所述烯丙基聚醚的相对分子量为2000。所述含氟醇为2,2,3,4,4,4-六氟-1-丁醇、2,2,3,3,4,4,5,5-八氟-1-戊醇、1H,1H,2H,2H-九氟-1-己醇或1H,1H,7H-十二氟-1-庚醇。所述引发剂为过硫酸铵或过硫酸钾。采用氢氧化钠、氢氧化钾、氨水或三乙胺中调节反应体系pH至7～8。本专利技术还公开采用上述的方法制得的阴离子型含氟乳液。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果：本专利技术公开的含氟乳化剂，是采用有机氟醇与马来酸酐与烯丙基聚醚酯化产物反应，制备出的非离子型反应性含氟乳化剂，该含氟乳化剂能够通过调节含氟醇链段的长短，改变氟碳表面活性剂的表面行为。本专利技术公开的阴离子型含氟乳液制备方法，添加了上述的新型非离子型反应性含氟乳化剂，该含氟乳化剂能够直接与聚合单体反应，避免了常规乳化剂的“迁移”问题，同时，以水作为分散介质，不含有机溶剂，节约资源，符合环保要求。经本专利技术方法制得的阴离子型含氟乳液性能稳定、优良。具体实施方式下面结合具体的实施例对本专利技术做进一步的详细说明，所述是对本专利技术的解释而不是限定。本专利技术的含氟乳化剂为马来酸酐与烯丙基聚醚(相对分子质量＝2000)以摩尔比1:1酯化后，再与含氟醇(2,2,3,4,4,4-六氟-1-丁醇、2,2,3,3,4,4,5,5-八氟-1-戊醇、1H,1H,2H,2H-九氟-1-己醇、1H,1H,7H-十二氟-1-庚醇中的一种)以摩尔比1:1酯化，得到的反应性含氟乳化剂。分子结构如下:其中：-Rf为：-C4H3F6、-C5H3F8、-C6H4F9、-C7H3F12中的一种。一种阴离子型含氟乳液的制备方法，包括以下步骤：1)取原料：含氟丙烯酸酯、丙烯酸丁酯、苯乙烯、丙烯酸或2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、乳化剂、引发剂及水。其中，聚合单体含氟丙烯酸酯、丙烯酸丁酯、苯乙烯、丙烯酸或2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸的摩尔比为0.2-1.0∶1.0∶1.0∶0.02-0.4；乳化剂占聚合单体总质量的0.5％～5％；引发剂占聚合单体总质量的0.1％～2％；水占聚合单体总质量的200％～300％。2)将上述所有种类原料(其中：水添加70％、余下30％备用)、加入容器中高速剪切30分钟，得到预乳化液。3)在带搅拌器、冷凝器和滴液漏斗的干燥三口烧瓶中加入余下的30％水和5％的预乳化液，搅拌下升温至50℃-80℃，开始保温；保温30分钟后开始滴加剩余的预乳化液，反应5h-25h，采用氢氧化钠、氢氧化钾、氨水、三乙胺中的一种调节pH至7～8，冷却至室温出料，制得阴离子型含氟乳液。所述乳化剂为马来酸酐与烯丙基聚醚(相对分子质量＝2000)以摩尔比1:1酯化后，再与含氟醇(2,2,3,4,4,4-六氟-1-丁醇、2,2,3,3,4,4,5,5-八氟-1-戊醇、1H,1H,2H,2H-九氟-1-己醇、1H,1H,7H-十二氟-1-庚醇中的一种)以摩尔比1:1酯化，得到的反应性含氟乳化剂。所述引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾中的一种。实施例1一种阴离子型含氟乳液，其原料组分及用量如下：含氟丙烯酸酯、丙烯酸丁酯、苯乙烯、丙烯酸、乳化剂(-Rf为：-C4H3F6O)、过硫酸铵及水；其中：含氟丙烯酸酯、丙烯酸丁酯、苯乙烯、丙烯酸的摩尔比为0.7∶1.0∶1.0∶0.02；乳化剂(-Rf为：-C4H3F6O)占聚合单体总质量的1.0％；过硫酸铵占聚合单体总质量的0.2％；水占聚合单体总质量的220％。该阴离子型含氟乳液的制备工艺：将上述所有种类原料(其中：水添加70％、余下30％备用)、加入容器中高速剪切30分钟，得到预乳化液。在带搅拌器、冷凝器和滴液漏斗的干燥三口烧瓶中加入余下的30％水和5％的预乳化液，搅拌下升温至52℃，开始保温；保温30分钟后开始滴加剩余的预乳化液，反应13h，采用氢氧化钠调节pH至7～8，冷却至室温出料，制得阴离子型含氟乳液。实施例2一种阴离子型含氟乳液，其原料组分及用量如下：含氟丙烯酸酯、丙烯酸丁酯、苯乙烯、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、乳化剂(-Rf为：-C4H3F6O)、过硫酸铵及水；其中：含氟丙烯酸酯、丙烯酸丁酯、苯乙烯、2-丙烯酰胺-2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种含氟乳化剂，其特征在于，该含氟乳化剂是将马来酸酐与烯丙基聚醚按摩尔比1:1酯化反应后，再与含氟醇按摩尔比1:1进行酯化反应后制得，结构如下：其中，Rf为C4H3F6O、C5H3F8O、C6H4F9O或C7H3F12O，n为大于2的整数。

【技术特征摘要】
1.一种含氟乳化剂，其特征在于，该含氟乳化剂是将马来酸酐与烯丙基聚醚按摩尔比1:1酯化反应后，再与含氟醇按摩尔比1:1进行酯化反应后制得，结构如下：其中，Rf为C4H3F6、C5H3F8、C6H4F9或C7H3F12，n为大于2的整数。2.根据权利要求1所述的含氟乳化剂，其特征在于，所述烯丙基聚醚的相对分子量为2000。3.根据权利要求1所述的含氟乳化剂，其特征在于，所述含氟醇为2,2,3,4,4,4-六氟-1-丁醇、2,2,3,3,4,4,5,5-八氟-1-戊醇、1H,1H,2H,2H-九氟-1-己醇或1H,1H,7H-十二氟-1-庚醇。4.采用权利要求1～3中任意一项所述的含氟乳化剂制备阴离子型含氟乳液的方法，其特征在于，包括以下步骤：1)取原料聚合单体、含氟乳化剂、引发剂及水；聚合单体包括：含氟丙烯酸酯、丙烯酸丁酯、苯乙烯及丙烯酸或2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸；其中，丙烯酸或2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸与含...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋洁，周雷，樊孟孟，李刚辉，
申请(专利权)人：陕西科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61