[发明专利]一种含氟阳离子型乳液及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种含氟阳离子型乳液，具体涉及利用一种含氟两亲性三嵌段共聚物作为乳化剂应用于细乳液聚合中，以获得粒子表面带正电荷及含氟基团的功能性乳胶粒子。

背景技术

含氟乳液是环保型产品，具有优异的耐侯性、高化学稳定性、防水防油性，可望在许多重要领域获得应用。由于含氟聚合物的C-F键能较C-C键能大，又因氟原子取代氢原子后将碳骨架保护起来，因而决定了含氟聚合物乳液具有优良的耐候性、耐热性、保光性、抗酸雨性等；含氟材料因具有极低的表面能，所得的涂膜具有优良的抗污染性。因而，开发含氟聚合物乳液新产品，并努力开拓其应用，具有重要的意义。

目前所合成的含氟聚合物乳液主要是将含氟单体和丙烯酸酯类单体或其它乙烯类单体通过乳液共聚而制得，常用的含氟单体为四氟乙烯、三氟氯乙烯等。这些含氟单体在常温常压下往往是气体，所以在聚合过程中往往通过一系列措施使之变为液态才能与丙烯酸酯类单体共聚，这会导致含氟乳液制备成本增加。随着研究的进展，更多的含氟单体被引入到了含氟乳液制备中来，许多含氟单体为液体状态，上述问题得到了解决。制备含氟乳液的最常见的方法是通过乳液聚合来实施。由于含氟单体具有疏水疏油的性质，因此，传统的乳液聚合过程就会遇到这样的问题：即含氟单体不易从单体大液滴向胶束内转移，从而导致了转化率非常低，体系中大量的含氟单体浪费[Linemann，R F.；Malner T E.；Brandsch R.；Bar G.；Ritter W.；Macromolecules，1999，32，1715-1721.]。Landfester等通过细乳液聚合代替传统乳液聚合制备具有核-壳结构的含氟乳胶粒子，同时克服了乳液聚合中转化率低的问题[LandfesterK.；Rothe R.；Antonietti M..Macromolecules，2002，35，1658-1662.]。目前，制备含氟微球的办法主要是用各种聚合方法将含氟单体与非含氟单体进行共聚反应，制备杂化的含氟材料，不过在这些制备过程中使用的乳化剂仍然为小分子量的乳化剂，始终存在乳液不稳定、含氟单体用量大的问题。

发明内容

本发明目的是提供一种含氟阳离子型乳液及其制备方法，在提高乳液的稳定性的同时，降低含氟乳液的制备成本。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种含氟阳离子型乳液，由反应单体制成的油相加入到含大分子乳化剂的水相中，经乳化、聚合获得，其中，所述大分子乳化剂为下列通式表达的聚合物，

式中，x为10～20，y为15～60，z为5～10，

R₁选自

R₂选自-CH₂CF₃，-CH₂CF₂CHFCF₃，-CH₂CF₂CF₂CF₂CHF₂，-CH₂CF₂CF₂CF₂CF₂CF₂CHF₂，或-CH₂CF₂CF₂CF₂CF₂CF₂CF₂CF₂CF₂CF₃。

上述含氟阳离子型乳液的制备方法是，采用细乳液聚合方法，包括下列步骤，

(1)制备水相：将权利要求1所述的乳化剂溶于去离子水中，充分搅拌，使乳化剂充分溶解，形成均匀的水相；

(2)制备油相：根据固含量比称取反应单体，将引发剂和助乳化剂溶于反应单体中，充分搅拌，形成均匀的油相，其中，所述反应单体为苯乙烯或甲基丙烯酸酯类单体；

(3)预乳化：将油相慢慢滴入高速搅拌的水相中，搅拌20～30分钟；

(4)细乳化：将预乳化后的乳液在外侧冰水浴的保护下，通过超声波对乳液进行细乳化5～10分钟；

(5)细乳液聚合：将细乳化后的乳液投入到装有搅拌器、回流冷凝管、温度计和氮气导管中，并提前通入氮气，升温至聚合反应温度进行反应3～7小时。

上述技术方案中，可以根据反应要求调节水相的pH值，在制备水相过程中，一定要保证含氟乳化剂充分溶解。