一种含磺酸基团氟碳乳液及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种含磺酸基团氟碳乳液及其制备方法，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、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)、加入容器中高速剪切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，制得一种含磺酸基团氟碳乳液。本发明专利技术的一种含磺酸基团氟碳乳液可解决涂料用氟碳乳液的配伍性较差、乳液稳定性不理想等不足。该乳液以水作为分散介质，不含有机溶剂，节约资源，符合环保要求。

【技术实现步骤摘要】
一种含磺酸基团氟碳乳液及其制备方法
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，具体涉及一种含磺酸基团氟碳乳液的制备方法。
技术介绍
氟碳涂料因其优异的物化特性得到广泛关注，其中使用的氟碳乳液主要是羧酸型氟碳丙烯酸酯乳液。因氟碳涂料体系中需要添加多种颜填料、助剂，体系存在配伍性较差、最终影响涂料的使用性能。另外，氟碳乳液还存在乳化剂“迁移”、进而影响涂膜性能以及乳液稳定性较差等问题。
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含磺酸基团氟碳乳液的制备方法，该方法操作简单、节约资源、绿色环保，经该方法制得的非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：一种含磺酸基团氟碳乳液的制备方法，包括以下步骤：1)取原料含氟丙烯酸酯、丙烯酸丁酯、苯乙烯、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、含磺酸基团的氟碳乳化剂、引发剂及水；其中，含氟丙烯酸酯、丙烯酸丁酯、苯乙烯、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸均为聚合单体，且含氟丙烯酸酯、丙烯酸丁酯、苯乙烯及2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸的摩尔比为(0.2-1.0)：1.0：1.0：(0.02-0.2)；含磺酸基团的氟碳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、氟碳乳化剂、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，冷却至室温，制得含磺酸基团氟碳乳液。所述含磺酸基团的氟碳乳化剂的制备方法如下：首先，将马来酸酐与烯丙基聚醚按摩尔比1:1酯化反应；然后，再与含氟醇按摩尔比1:1进行酯化反应，得到酯化产物结构如下：其中，Rf为C4H3F6O、C5H3F8O、C6H4F9O或C7H3F12O，n为大于2的整数；最后，将制得的酯化产物与亚硫酸氢钠按摩尔比1:2进行反应，得到含磺酸基团的氟碳乳化剂。所述烯丙基聚醚的相对分子量为2000。所述烯丙基聚醚为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。采用上述公开的方法制得的含磺酸基团氟碳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：本专利技术公开的一种含磺酸基团氟碳乳液的制备方法，首先，选用了含磺酸基团的反应性氟碳乳化剂，磺酸基对Ca2+、Mg2+或其它重金属离子具有良好的配伍性，通过磺酸基团的引入及含氟醇链段的长短不同，改变氟碳表面活性剂的表面行为，得到稳定性优良的阴离子型含氟乳液。其次，以水作为分散介质，不含有机溶剂，节约资源，绿色环保；最后，部分磺化使乳化剂具有反应性，还可解决乳胶膜中乳化剂“迁移”问题。经本专利技术方法制得的含磺酸基团氟碳乳液不含有机溶剂，稳定性优良，符合环保要求。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。本专利技术采用的技术方案是：一种含磺酸基团氟碳乳液，由以下原料组成：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、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、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸的摩尔比为0.2-1.0∶1.0∶1.0∶0.02-0.2；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％。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，所得产物分子结构如下：其中：-Rf为：-C4H3F6O、-C5H3F8O、-C6H4F9O、-C7H3F12O中的一种。将以上酯化产物以摩尔比1:2与亚硫酸氢钠反应得到0﹤磺化率﹤100％的含磺酸基团的氟碳乳化剂。所述引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾中的一种。一种含磺酸基团氟碳乳液的制备方法，包括以下步骤：1)取原料：含氟丙烯酸酯、丙烯酸丁酯、苯乙烯、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、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸的摩尔比为0.2-1.0∶1.0∶1.0∶0.02-0.2；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，冷却至室温出料，制得含磺酸基团氟碳乳液。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，所得产物以摩尔比1:2与亚硫酸氢钠反应得到0﹤磺化率﹤100％的含磺酸基团的氟碳乳化剂。所述引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾中的一种。实施例1一种含磺酸基团氟碳乳液的制备方法，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(磺化率为：80％，-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-甲基丙磺酸的摩尔比为0.8∶1.0∶1.0∶0.04；乳化剂(磺化率为：80％，-Rf为：-C4H3F6O)占聚合单体总质量的1.9％；过硫酸铵占聚合单体总质量的0.7％；水占聚合单体总质量的250％。该一种含磺酸基团氟碳乳液的制备工艺：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53℃，开始保温；保温30分钟后开始滴加剩余的预乳化液，反应24h，冷却至室温出料，制得含磺酸基团氟碳乳液。实施例2一种含磺酸基团氟碳乳液的制备方法，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(磺化率为：24％，-Rf为：-C5H3F8O)、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-甲基丙磺酸的摩尔比为0.4∶1.0∶1.0∶0.02；乳化剂(磺化率为：24％，-Rf为：-C5H3F8O)占聚合单体总质量的2.3％；过硫酸铵占聚合单体总质量的1.8％；水占聚合单体总质量的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种含磺酸基团氟碳乳液的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)取原料含氟丙烯酸酯、丙烯酸丁酯、苯乙烯、2‑丙烯酰胺‑2‑甲基丙磺酸、含磺酸基团的氟碳乳化剂、引发剂及水；其中，含氟丙烯酸酯、丙烯酸丁酯、苯乙烯、2‑丙烯酰胺‑2‑甲基丙磺酸均为聚合单体，且含氟丙烯酸酯、丙烯酸丁酯、苯乙烯及2‑丙烯酰胺‑2‑甲基丙磺酸的摩尔比为(0.2‑1.0)：1.0：1.0：(0.02‑0.2)；含磺酸基团的氟碳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、含磺酸基团的氟碳乳化剂、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，冷却至室温，制得含磺酸基团氟碳乳液。

【技术特征摘要】
1.一种含磺酸基团氟碳乳液的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)取原料含氟丙烯酸酯、丙烯酸丁酯、苯乙烯、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、含磺酸基团的氟碳乳化剂、引发剂及水；其中，含氟丙烯酸酯、丙烯酸丁酯、苯乙烯、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸均为聚合单体，且含氟丙烯酸酯、丙烯酸丁酯、苯乙烯及2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸的摩尔比为(0.2-1.0)：1.0：1.0：(0.02-0.2)；含磺酸基团的氟碳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、含磺酸基团的氟碳乳化剂、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，冷却至室温，制得含磺酸...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋洁，周雷，樊文娜，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