[发明专利]一种水性氟树脂/丙烯酸酯核壳乳液的制备方法和应用

说明书

本发明属于水性氟树脂领域，公开了一种水性氟树脂/丙烯酸酯核壳乳液的制备方法，通过两步多组分共聚合方法，先制备含氟聚合物种子乳液，再使预乳化好的(甲基)丙烯酸酯和/或丙烯酸酯单体与含氟聚合物种子乳液进行聚合反应得到水性氟树脂/丙烯酸酯核壳乳液。经本发明提供的方法制备的水性氟树脂/丙烯酸酯核壳乳液，具有氟含量高、可室温成膜且具有超低VOCs的优点，适合用作涂料。

技术领域

本发明涉及一种水性氟树脂，尤其涉及一种可室温成膜的水性氟树脂/丙烯酸酯核壳乳液。

背景技术

氟涂料是指以氟烯烃聚合物或氟烯烃和其它单体的共聚物为成膜物质的涂料，具有良好的耐候性、耐化学性、防腐蚀和耐污染性，被广泛应用于建筑、航空、电子、电气和木器家具等领域。

传统的氟涂料通常是将氟树脂分散或溶解于有机溶剂中，为溶剂型高温烘烤型涂料，不仅需要在施工过程中高温烘烤成膜，而且在烘烤过程中会使大量有机溶剂挥发，造成大气污染。同时制备氟涂料的传统工艺使用可能具有致癌作用的包含的全氟辛酸铵(PFOA)化学助剂为乳化剂，已在世界范围内面临禁止使用的风险。

为改善传统氟涂料的性能，现有技术做出了如下努力：

中国专利CN1709966A报道了通过将偏氟乙烯/四氟乙烯/六氟丙烯三元共聚物与(甲基) 丙烯酸、(甲基)丙烯酸酯和苯乙烯共混得到改性的乳液。将制备的乳液制备涂料涂膜后，涂膜在高于125℃下会变软。此方法制备的改性乳液，氟含量仅15％，当将其配制成涂料后，耐候性不佳。同时由于改性过程中使用全氟辛酸铵，在环保上存在缺陷。

中国专利CN101434674A公开了采用两步核壳乳液多元共聚方法制备得到含氟水性树脂的方法，以三氟氯乙烯或四氟乙烯为聚合单体，以甲基丙烯酸换烷基酯或丙烯酸环烷基酯、脂肪酸烯基酯、不饱和有机硅氧烷、二醇烯基醚为改性单体。此方法制备的含氟水性树脂虽然“核”和“壳”中都含有氟，但整体氟含量低于15％，限制了含氟树脂良好性能的发挥。

美国专利US2011/0118403公开了制备以氟聚合物为核、(甲基)丙烯酸酯类为中间层、 (甲基)丙烯酸酯类共聚物为壳的水性乳液的方法。此方法工艺复杂、制备条件苛刻。此方法仅公开了制备壳层结构时所选用的非含氟乳化剂，未公开制备核层含氟聚合物所选用的乳化剂种类，使得其环保性存在风险。

因此，有希望对水性氟树脂作进一步的改进。

发明内容

本发明的目的在于提供一种水性氟树脂/丙烯酸酯核壳乳液的制备方法，制备的水性氟树脂/丙烯酸酯核壳乳液，其氟含量高于20％，且可室温成膜、具有超低VOCs。

本发明提供一种通过两步多组分共聚合技术制备水性氟树脂/丙烯酸酯核壳乳液的方法，所述方法包括：

(1)在水介质中，在全氟聚醚羧酸盐、稳定剂、引发剂和调聚剂的存在下，在50～140℃温度下，偏氟乙烯和第二单体经共聚反应后得到含氟聚合物种子乳液，所述第二单体选自三氟氯乙烯、四氟乙烯、四氟丙烯、六氟丙烯和六氟异丁烯中的至少一种；

(2)将预乳化好的(甲基)丙烯酸酯和/或丙烯酸酯单体加入步骤(1)得到的含氟聚合物种子乳液，再加入辅助乳化剂、引发剂和链转移剂，在60～90℃温度下，经聚合反应得到水性氟树脂/丙烯酸酯核壳乳液；

所述((甲基)丙烯酸酯和/或丙烯酸酯单体的预乳化方法包括：先将全氟聚醚羧酸盐溶于水介质，再加入(甲基)丙烯酸酯类单体进行预乳化；

所述步骤(1)的聚合温度比步骤(2)的聚合温度高10～30℃。

本发明提供的制备方法，通过两步反应得到水性氟树脂/丙烯酸酯核壳乳液，其中就聚合温度而言，需要使步骤(1)的聚合温度比步骤(2)的聚合温度高10～30℃。

优选的是，所述步骤(1)的聚合温度为70～100℃。