CN104987458B - 一种非离子型含氟乳液及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种非离子型含氟乳液及其制备方法,属于精细化学品制备技术领域。该非离子型含氟乳液的由以下原料组成:含氟丙烯酸酯、丙烯酸丁酯、苯乙烯、乳化剂、引发剂及水。制备包括:将上述所有种类原料(其中:水添加70%、余下30%备用)、加入容器中高速剪切30分钟,得到预乳化液后,取余下的30%水和5%的预乳化液,搅拌下升温至50℃‑80℃,开始保温;保温30分钟后开始滴加剩余的预乳化液,反应5h‑25h,冷却至室温出料,制得一种非离子型含氟乳液。本发明的非离子型含氟乳液以水作为分散介质,不含有机溶剂,节约资源,符合环保要求;同时可与其它阳离子乳液、阴离子乳液复配,降低成本,应用范围更加广泛。
Description
技术领域
本发明属于精细化学品领域,涉及一种乳液及其制备方法,具体涉及一种非离子型含氟乳液及其制备方法。
背景技术
丙烯酸系乳液包含着一大类聚合物乳液,目前主要应用于建筑用胶、纺织助剂、皮革纸张处理剂、砂带用胶黏剂及压敏胶等。但是,由于丙烯酸酯乳液存在高温时容易变粘,低温时又容易变脆、缺乏弹性,涂膜硬度较低、成膜温度较高等瑕疵,这些不足大大降低了它的应用价值。
含氟聚合物由于具有高表面活性、高耐热稳定性、高化学惰性、憎水性和憎油性的“三高二憎”性能而得到广泛应用。目前,常见含氟乳液的制备方法主要有几下几种:(1)在常规乳化剂/含氟乳化剂共同作用下单体的均聚或共聚;(2)在常规乳化剂/有机溶剂作用下单体的均聚或共聚;(3)聚四氟乙烯乳液与常规乳液的简单共混;但以上方法中,其最终产品中均含有常规乳化剂或(和)有机溶剂,这对含氟乳液产品表面性能和环境不利。使用可聚合含氟表面活性剂制备含氟乳液是一类新的制备方法。目前非离子型可聚合含氟表面活性剂以聚氨酯型为主,但其在合成过程中同样要用到有机溶剂,且反应条件苛刻。
发明内容
为了克服上述现有技术存在的缺陷,本发明的目的在于提供一种非离子型含氟乳液的制备方法,该方法操作简单、节约资源、绿色环保,经该方法制得的非离子型含氟乳液性能稳定、优良。
本发明是通过以下技术方案来实现:
本发明公开一种非离子型含氟乳液的制备方法,包括以下步骤:
1)取原料含氟丙烯酸酯、丙烯酸丁酯、苯乙烯、乳化剂、引发剂及水,其中,含氟丙烯酸酯、丙烯酸丁酯及苯乙烯为聚合单体,且含氟丙烯酸酯、丙烯酸丁酯及苯乙烯的摩尔比为(0.2-1.0):1.0:1.0;乳化剂占聚合单体总质量的0.5%~5%;引发剂占聚合单体总质量的0.1%~2%;水占聚合单体总质量的200%~300%;
2)将含氟丙烯酸酯、丙烯酸丁酯、苯乙烯、乳化剂、引发剂及部分水混合后,高速剪切处理30min,得到预乳化液;部分水占水总质量的70%;
3)取预乳化液总质量5%的预乳化液和剩余的水,搅拌下升温至50~80℃后,保温30min,然后滴加剩余的预乳化液,反应5~25h,冷却至室温,制得非离子型含氟乳液。
所述乳化剂的结构式如下:
其中,Rf为C4H3F6O、C5H3F8O、C6H4F9O或C7H3F12O,n为大于2的整数。
所述乳化剂是将马来酸酐与相对分子量为2000的烯丙基聚醚按摩尔比1:1酯化反应后,再与含氟醇按摩尔比1:1进行酯化反应后制得。
所述烯丙基聚醚为2,2,3,4,4,4-六氟-1-丁醇、2,2,3,3,4,4,5,5-八氟-1-戊醇、1H,1H,2H,2H-九氟-1-己醇或1H,1H,7H-十二氟-1-庚醇。
所述引发剂为过硫酸铵或过硫酸钾。
本发明还公开了采用上述的方法制得的非离子型含氟乳液。
与现有技术相比,本发明具有以下有益的技术效果:
本发明为了解决丙烯酸酯乳液高温时容易变粘,低温时容易变脆、弹性差,涂膜硬度较低、成膜温度较高等不足。采用有机氟醇,根据相似相容原理,制备出了非离子型反应性含氟乳化剂。通过调节含氟醇链段的长短,改变氟碳表面活性剂的表面行为,得到稳定性优良的非离子型含氟乳液。该乳液以水作为分散介质,反应速度快,工艺简单,节约资源,符合环保要求;同时可与其它阳离子乳液、阴离子乳液复配,降低成本。
经本发明方法制得的非离子型含氟乳液以水作为分散介质,不含有机溶剂,节约资源,符合环保要求;同时可与其它阳离子乳液、阴离子乳液复配,降低成本,应用范围更加广泛。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明,所述是对本发明的解释而不是限定。
本发明所采用的技术方案为:
一种非离子型含氟乳液,由以下原料组成:含氟丙烯酸酯、丙烯酸丁酯、苯乙烯、乳化剂、引发剂及水。
其中,聚合单体含氟丙烯酸酯、丙烯酸丁酯、苯乙烯的摩尔比为0.2-1.0∶1.0∶1.0;乳化剂占聚合单体总质量的0.5%~5%;引发剂占聚合单体总质量的0.1%~2%;水占聚合单体总质量的200%~300%。
所述乳化剂为马来酸酐与烯丙基聚醚(相对分子质量=2000)以摩尔比1:1酯化后,再与含氟醇(2,2,3,4,4,4-六氟-1-丁醇、2,2,3,3,4,4,5,5-八氟-1-戊醇、1H,1H,2H,2H-九氟-1-己醇、1H,1H,7H-十二氟-1-庚醇中的一种)以摩尔比1:1酯化,得到的非离子型反应性含氟乳化剂。
其中:-Rf为:-C4H3F6O、-C5H3F8O、-C6H4F9O、-C7H3F12O中的一种。
所述引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾中的一种。
一种非离子型含氟乳液的制备方法,包括以下步骤:
1)取原料:含氟丙烯酸酯、丙烯酸丁酯、苯乙烯、乳化剂、引发剂及水。
其中,聚合单体含氟丙烯酸酯、丙烯酸丁酯、苯乙烯的摩尔比为0.2-1.0∶1.0∶1.0;乳化剂占聚合单体总质量的0.5%~5%;引发剂占聚合单体总质量的0.1%~2%;水占聚合单体总质量的200%~300%。
2)将上述所有种类原料(其中:水添加70%、余下30%备用)、加入容器中高速剪切30分钟,得到预乳化液。
3)在带搅拌器、冷凝器和滴液漏斗的干燥三口烧瓶中加入余下的30%水和5%的预乳化液,搅拌下升温至50℃-80℃,开始保温;保温30分钟后开始滴加剩余的预乳化液,反应5h-25h,冷却至室温出料,制得非离子型含氟乳液。
实施例1
一种非离子型含氟乳液,其原料组分及用量如下:
含氟丙烯酸酯、丙烯酸丁酯、苯乙烯、乳化剂(-Rf为:-C4H3F6O)、过硫酸铵及水;其中:含氟丙烯酸酯、丙烯酸丁酯、苯乙烯的摩尔比为0.3∶1.0∶1.0;乳化剂(-Rf为:-C4H3F6O)占聚合单体总质量的0.5%;过硫酸铵占聚合单体总质量的0.1%;水占聚合单体总质量的200%。
该非离子型含氟乳液的制备工艺:
将上述所有种类原料(其中:水添加70%、余下30%备用)、加入容器中高速剪切30分钟,得到预乳化液。在带搅拌器、冷凝器和滴液漏斗的干燥三口烧瓶中加入余下的30%水和5%的预乳化液,搅拌下升温至50℃,开始保温;保温30分钟后开始滴加剩余的预乳化液,反应20h,冷却至室温出料,制得非离子型含氟乳液。
实施例2
一种非离子型含氟乳液,其原料组分及用量如下:
含氟丙烯酸酯、丙烯酸丁酯、苯乙烯、乳化剂(-Rf为:-C5H3F8O)、过硫酸铵及水;其中:含氟丙烯酸酯、丙烯酸丁酯、苯乙烯的摩尔比为0.4∶1.0∶1.0;乳化剂(-Rf为:-C5H3F8O)占聚合单体总质量的2.8%;过硫酸铵占聚合单体总质量的0.8%;水占聚合单体总质量的220%。
该非离子型含氟乳液的制备工艺:
将上述所有种类原料(其中:水添加70%、余下30%备用)、加入容器中高速剪切30分钟,得到预乳化液。在带搅拌器、冷凝器和滴液漏斗的干燥三口烧瓶中加入余下的30%水和5%的预乳化液,搅拌下升温至60℃,开始保温;保温30分钟后开始滴加剩余的预乳化液,反应18h,冷却至室温出料,制得非离子型含氟乳液。
实施例3
一种非离子型含氟乳液,其原料组分及用量如下:
含氟丙烯酸酯、丙烯酸丁酯、苯乙烯、乳化剂(-Rf为:-C6H4F9O)、过硫酸钾及水;其中:含氟丙烯酸酯、丙烯酸丁酯、苯乙烯的摩尔比为0.8∶1.0∶1.0;乳化剂(-Rf为:-C6H4F9O)占聚合单体总质量的1.4%;过硫酸钾占聚合单体总质量的1.8%;水占聚合单体总质量的285%。
该非离子型含氟乳液的制备工艺:
将上述所有种类原料(其中:水添加70%、余下30%备用)、加入容器中高速剪切30分钟,得到预乳化液。在带搅拌器、冷凝器和滴液漏斗的干燥三口烧瓶中加入余下的30%水和5%的预乳化液,搅拌下升温至75℃,开始保温;保温30分钟后开始滴加剩余的预乳化液,反应12h,冷却至室温出料,制得非离子型含氟乳液。
实施例4
一种非离子型含氟乳液,其原料组分及用量如下:
含氟丙烯酸酯、丙烯酸丁酯、苯乙烯、乳化剂(-Rf为:-C7H3F12O)、过硫酸钾及水;其中:含氟丙烯酸酯、丙烯酸丁酯、苯乙烯的摩尔比为0.5∶1.0∶1.0;乳化剂(-Rf为:-C7H3F12O)占聚合单体总质量的3.2%;过硫酸钾占聚合单体总质量的1.0%;水占聚合单体总质量的250%。
该非离子型含氟乳液的制备工艺:
将上述所有种类原料(其中:水添加70%、余下30%备用)、加入容器中高速剪切30分钟,得到预乳化液。在带搅拌器、冷凝器和滴液漏斗的干燥三口烧瓶中加入余下的30%水和5%的预乳化液,搅拌下升温至80℃,开始保温;保温30分钟后开始滴加剩余的预乳化液,反应9h,冷却至室温出料,制得非离子型含氟乳液。
综上所述,为了解决丙烯酸酯乳液高温时容易变粘,低温时容易变脆、弹性差,涂膜硬度较低、成膜温度较高等不足。采用有机氟醇,根据相似相容原理,制备出了非离子型反应性含氟乳化剂,通过调节含氟醇链段的长短,改变氟碳表面活性剂的表面行为,得到稳定性优良的非离子型含氟乳液。该乳液以水作为分散介质,反应速度快,工艺简单,节约资源,符合环保要求;同时可与其它阳离子乳液、阴离子乳液复配,降低成本,应用范围更加广泛。
Claims (5)
1.一种非离子型含氟乳液的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
1)取原料含氟丙烯酸酯、丙烯酸丁酯、苯乙烯、乳化剂、引发剂及水,其中,含氟丙烯酸酯、丙烯酸丁酯及苯乙烯为聚合单体,且含氟丙烯酸酯、丙烯酸丁酯及苯乙烯的摩尔比为(0.2-1.0):1.0:1.0;乳化剂占聚合单体总质量的0.5%~5%;引发剂占聚合单体总质量的0.1%~2%;水占聚合单体总质量的200%~300%;
2)将含氟丙烯酸酯、丙烯酸丁酯、苯乙烯、乳化剂、引发剂及部分水混合后,高速剪切处理30min,得到预乳化液;部分水占水总质量的70%;
3)取预乳化液总质量5%的预乳化液和剩余的水,搅拌下升温至50~80℃后,保温30min,然后滴加剩余的预乳化液,反应5~25h,冷却至室温,制得非离子型含氟乳液;
所述乳化剂的结构式如下:
其中,Rf为C4H3F6、C5H3F8、C6H4F9或C7H3F12,n为大于2的整数。
2.根据权利要求1所述的非离子型含氟乳液的制备方法,其特征在于,所述乳化剂是将马来酸酐与相对分子量为2000的烯丙基聚醚按摩尔比1:1酯化反应后,再与含氟醇按摩尔比1:1进行酯化反应后制得。
3.根据权利要求2所述的非离子型含氟乳液的制备方法,其特征在于,所述含氟醇为2,2,3,4,4,4-六氟-1-丁醇、2,2,3,3,4,4,5,5-八氟-1-戊醇、1H,1H,2H,2H-九氟-1-己醇或1H,1H,7H-十二氟-1-庚醇。
4.根据权利要求1所述的非离子型含氟乳液的制备方法,其特征在于,所述引发剂为过硫酸铵或过硫酸钾。
5.采用权利要求1~4中任意一项所述的方法制得的非离子型含氟乳液。
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---|---|---|---|---|
CN102627728A (zh) * | 2012-03-28 | 2012-08-08 | 陕西科技大学 | 一种阳离子壳聚糖接枝物表面施胶剂的制备方法 |
CN102924649A (zh) * | 2012-10-25 | 2013-02-13 | 陕西科技大学 | 一种高疏水型皮革涂饰剂的制备方法 |
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CN104987458A (zh) | 2015-10-21 |
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