[发明专利]自交联含氟大分子乳化剂、含所述乳化剂的含氟乳液、其制备及使用方法

说明书

本发明公开了一种自交联含氟大分子乳化剂、含所述乳化剂的含氟乳液、其制备及使用方法。所述自交联含氟大分子乳化剂由含氟乙烯基单体与可自交联亲水单体在有机溶剂中通过溶液共聚合得到，然后以得到的聚合物溶液作为乳化剂乳化含氟单体及共聚单体制得含氟乳液。本发明采用疏水含氟侧链与亲水基团相连接办法制得的含氟大分子乳化剂，对含氟类的单体具有优异的乳化效果，制得的含氟乳液极为稳定。本发明的含氟乳液可通过浸渍、涂抹再高温干燥的处理方法涂覆于被处理物表面，高温下乳化剂中的亲水基团可自交联消除亲水影响，防水性能优异，具有较好的应用前景。

技术领域

本发明属于高分子材料领域，尤其涉及一种自交联含氟大分子乳化剂、含所述乳化剂的含氟乳液、其制备及使用方法。

背景技术

氟原子具有强电负性、低极化率、弱范德华力以及C～F键的高键能(485.3kJ/mol)等性质，使得含氟聚合物具有突出的耐热、耐溶剂以及独特的低表面能等优势，将含氟聚合物涂覆于材料表面，可赋予材料卓越的疏水疏油及自清洁的性能。现有的多数防水整理剂的有效组分都为含氟共聚物。

因为含氟聚合物惰性极强，聚合所使用的有机溶剂存在着安全问题和环境问题，所以现有含氟聚合物多为水分散乳液型。但是现有乳液型含氟乳液多使用普通的非氟表面活性剂进行乳化，表面活性剂活性低且用量大，含氟单体不能完全的乳化并参与聚合，致使聚合物中氟含量较低，聚合体系不稳定，影响防水效果，致使乳液涂覆表面的水接触角多为120°以下，使得乳液无法表现出良好的疏水性能，极大地限制了含氟乳液的应用范围。

中国专利(CN101481438A)公开了一种无规共聚含氟大分子乳化剂及其制备方法，采用自由基聚合制备出含氟链节及亲水性季铵盐组成的大分子乳化剂。但是乳化剂中采用的是强亲水的季铵盐基团，这些亲水的季铵盐基团会在涂层的使用过程中由于分子扩散作用逐渐迁移到涂层表面，富集在涂层表面的亲水基团会严重影响涂层的疏水性、抗粘附性及疏水的稳定性与长效性，长期接触水环境下甚至会将涂层上的含氟聚合物洗脱导致性能进一步下降，严重破坏涂层的疏水性能。根据实验可得，使用季铵盐型表面活性剂制备的疏水材料常温下在水中浸泡9天后，接触角由初始的140°降至72°，基本不具备明显的疏水性能(参见对比实施例28)。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种自交联含氟大分子乳化剂、含所述乳化剂的含氟乳液、其制备及使用方法，所述交联含氟大分子乳化剂的乳化效果好，乳液稳定且亲水基团可发生自交联反应，阻止亲水基团向空气界面迁移，消除亲水影响，从而使得所述含氟乳液具有很好的疏水性能，接触角都在120°以上，保持了很好的疏水性能，且在水环境下亲水基团不会向表面迁移，长期与水接触接触角也不会有较大变化。

本发明创新性的利用溶液聚合得到三元含氟两亲聚合物作为含氟大分子乳化剂，所述乳化剂一方面因为氟元素相互作用可以吸附更多的含氟单体，较多的含氟单体得以进入到乳化剂胶束中进行聚合，从而得到高含氟量的乳液；另一方面在乳化剂中引入了非氟链段，不仅可以控制生产成本，而且可以调节亲疏水单体的竞聚率，从而调节乳化剂的亲疏水组分比例；更为重要的是，与现有技术不同，本发明含氟大分子乳化剂中侧链末端的羟基会与临近的酰胺基团形成较强的氢键作用，羟基的亲核性增强，末端羟基可在高温下发生脱水自交联反应从而钝化亲水基团。制得的含氟乳液不仅组分含量稳定，氟含量较高，具有优异的疏水性能。

为此，本发明采用如下的技术方案：

本发明的第一个目的是提供一种自交联含氟大分子乳化剂，所述的自交联含氟大分子乳化剂为由含氟链节，非氟链节及亲水链节组成的聚合物，所述乳化剂为具有如下所示的结构式的化合物中的一种或多种

式中：

所述的含氟链节由含氟单体A聚合而成，所述的含氟链节单元-A-的结构为；