[发明专利]高固含交替结构聚偏氟乙烯共聚物分散液及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高固含交替结构聚偏氟乙烯共聚物分散液及其制备方法，属于聚偏氟乙烯分散液技术领域。技术方案为：先通过丙烯酸单体、功能性单体等液相单体制备丙烯酸预乳化液，再通过偏氟乙烯及预乳化液制备高固含交替结构聚偏氟乙烯共聚物分散液。本发明的制备方法使丙烯酸树脂与聚偏氟乙烯分子不仅在分子级融合，而且使其形成交替结构，从而得到性能更加优异的聚偏氟乙烯共聚物分散液。

技术领域

本发明涉及聚偏氟乙烯分散液技术领域，具体涉及一种高固含交替结构聚偏氟乙烯共聚物分散液及其制备方法。

背景技术

自1965年聚偏氟乙烯(PVDF)商业化生产以来，PVDF是建筑界公认的最耐候的涂层树脂，可在室外使用20年以上。其优异的耐久性源于碳氟键(C-F)这一已知的最强的化学键之一，目前最佳的PVDF涂料中PVDF与丙烯酸的共混比例是7:3。

近年来，随着对材料环保要求越来越高，降低涂料中的挥发性有机化合物(VOC)含量成为当务之急。而传统溶剂型PVDF涂料一方面在使用时需要使用大量的溶剂，另一方面需要高温烘烤，只能用于金属基材，在成膜过程中需要消耗大量的能量。PVDF涂料的低温化、水性化、基材多样化成为时代发展的要求。

为了制备水溶性聚偏氟乙烯分散液，国内外研究者在PVDF生产聚合上做了很多改进工作。阿克玛公司推出了水性聚偏氟乙烯分散液，该分散液的制备工艺为先得到PVDF均聚或共聚乳液，在此基础上再加入热塑性或热固性丙烯酸进行“丙烯酸种子乳液聚合”，最终达到PVDF树脂与丙烯酸树脂的分子级融合，使产品性能得到优化。有相关文献报告直接用17wt％左右的PVDF水乳液浓缩成30wt％左右的浓缩液后再与丙烯酸树脂溶液混合制备PVDF水性涂料，大致过程为：在高温时向聚合物乳液中加入大量的非离子型乳化剂，然后降温至非离子乳化剂浊点温度静止10-30min，就会得到上层透明水溶液层和下层乳液浓缩层，故这种工艺的缺点是PVDF水性浓缩液不稳定，极易分散且浓缩液的表面活性剂含量均较高，然后该浓缩液再与丙烯酸树脂溶液混合得PVDF水性涂料，因为是后期物理共混故乳液不稳定。

发明内容

针对现有技术的上述不足，本发明提供了一种高固含交替结构聚偏氟乙烯共聚物分散液及其制备方法，采用含氟表面活性剂与不含氟表面活性剂的复配技术，引入水溶性单体和丙烯酸类单体，同时采用乳液聚合，制备得到的高固含交替结构聚偏氟乙烯共聚物分散液中丙烯酸树脂与聚偏氟乙烯树脂的质量比为30-50:70-50，固含量高达40-45wt％，完全满足水性PVDF涂料的要求。

本发明的技术方案为：

一方面，本发明提供了一种高固含交替结构聚偏氟乙烯共聚物分散液的制备方法，包括以下步骤：

S1：预乳化液的制备：向预乳化釜中加入1.0L-4.5L的去离子水、100g-500g丙烯酸类硬单体、100g-500g丙烯酸类软单体、10g-40g功能性单体和10-40g 20wt％的复合分散剂，搅拌乳化15-20min备用；

S2：高固含交替结构聚偏氟乙烯共聚物分散液的制备

S21：向高压反应釜中加入2.5L-6L去离子水、0.3-1.5LS1制备的预乳化液、5-15g石蜡和40-80g 20wt％的复合分散剂，抽真空除氧至氧含量≤20ppm；

S22：通入偏氟乙烯单体至釜压2.0-5.0MPa，搅拌，加入引发剂溶液和分子量调节剂，开始聚合反应，保持温度80-115℃，釜压2.0-5.0MPa，反应10-20min，再分别匀速补加引发剂溶液、预乳化液和分子量调节剂，2.5-3.0h加完；

S23：保持釜温釜压恒定，反应30min-40min后停止反应；

S24：回收未反应的单体，即得聚偏氟乙烯共聚物分散液。