[发明专利]一种微通道连续流制备氟丙聚合物纳米材料的方法

说明书

本发明公开了一种微通道连续流制备氟丙聚合物纳米材料的方法。具体步骤：丙烯酸单体作为油相，烷基乙烯基磺酸盐水溶液作为水相，油相和水相在微混合器中乳化，制备得预乳液；将预乳液、含氟单体和引发剂水溶液泵入微通道连续流反应器中进行反应，反应结束后冷水浴出料，即得氟丙聚合物纳米材料。本发明采用微通道连续流反应器实现可控的多相微尺度流动，强化了反应过程中的传质、传热和混合过程，并且通过流量、停留时间等操作参数的调节很容易地实现制备条件调控，大大缩短了反应时间，提高了聚合效率。

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种微通道连续流制备氟丙聚合物纳米材料的方法。

背景技术

乳液聚合作为生产高分子材料的重要方法之一，在合成树脂、合成橡胶、胶黏剂、涂料、织物处理剂、纸张施胶剂、功能聚合物微球等领域发挥着重要的作用。

目前，聚合物一般在釜式反应器中进行制备，操作时间一般为数小时，反应器尺寸在米数量级，并且存在传质传热效率低、停留时间及温度不易调控等缺点。由于自由基聚合具有自动加速现象，搅拌釜式反应器的这些缺点容易在乳液聚合过程中产生传热慢、混合效率低、反应时间长、易在反应器内结垢、暴聚等问题，都会对聚合物性能产生影响。

微通道连续流反应器可通过控温系统和流量调节方便地控制反应温度、反应物配比和反应时间等反应参数，利用微反应器的传热性能可以获得窄分子量分布的聚合产物。此外微通道连续流反应器的体系相对封闭，不容易受到水、空气等杂质的侵入，可省去部分繁琐的除杂保护措施。

发明内容

本发明是针对现有技术的不足，提出了一种微通道连续流制备氟丙聚合物纳米材料的方法。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种微通道连续流制备氟丙聚合物纳米材料的方法，具体包括以下步骤：

(1)制备预乳液：将丙烯酸单体和含氟单体以任意比例混合作为油相；将乳化剂按照质量比0.01-0.5:1溶解于去离子水中得到乳化剂水溶液，作为水相；油相和水相按流速比0.1-1:1泵入微混合器中乳化，得到预乳液；

(2)制备引发剂水溶液：将水溶性引发剂和去离子水按质量比1:50-100混合，搅拌后制得所述引发剂水溶液；

(3)制备氟丙聚合物纳米材料：将步骤1制备的预乳液和步骤2制备的引发剂水溶液按流速比10-20:1通入微通道连续流反应器中进行反应，反应结束后室温下冷水浴出料，即得氟丙聚合物纳米材料，该材料以纳米粒子的形式分散在水中。

进一步地，所述的丙烯酸单体可以是丙烯酸、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸异丁酯、丙烯酸己酯或丙烯酸异辛酯。

进一步地，所述的含氟单体可以是四氟乙烯或含氟丙烯酸酯类单体。

进一步地，所述步骤1中所用的微混合器，其混合结构为T型混合器，内径为0.5-1mm，混合时间为1-2min，温度为室温。

进一步地，所述步骤1中，所述乳化剂可以是十二烷基硫酸钠、烷基磺酸盐或烷基苯磺酸盐。

进一步地，所述步骤2中，所述过水溶性引发剂可以是偶氮二异丁氰、过氧化苯甲酰、过硫酸铵、过硫酸钾、过氧化氢、过氧化氢衍生物或VA-016。

进一步地，所述步骤3中的微通道连续流反应器，其通道内径为1-2mm，反应停留时间为30-180min，反应温度为50-90℃。