[發明專利]一種等離子體引發氟碳防油防水紙的制備方法

在審

• 申請號: 201410570715.0
• 申請日: 2014-10-23
• 公開（公告）號: CN105524221A
• 公開（公告）日: 2016-04-27
• 發明（設計）人: 季劍鋒;朱紅祥;劉文;黃小雷;史海真;李鴻凱;史賀
• 申請（專利權）人: 中國制漿造紙研究院
• 主分類號: C08F251/02
• 分類號: C08F251/02;C08F220/22;C08F2/52
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技術領域

本發明屬于防油防水材料領域，具體是一種等離子體引發氟碳防油 防水紙的制備方法。

背景技術

防油防水材料廣泛的應用于生產制造及日常生活當中，特別是以紙 張為基材的防油防水材料由于其特殊的性能如：生物可降解性、原材料可再生 性等替代了許多合成的高分子材料，防油防水紙張的制備方法有紙張浸漬膠乳 法或防油防水劑處理法等。氟碳防油防水劑是重要的防油防水劑之一。氟碳防 油防水劑的制備方法一般需要將含氟丙烯酸類單體通過乳液聚合反應制備，氟 碳防油防水劑由于其表面具有C-F能夠賦予基材較低的表面自由能，提升紙張 的防油防水性能。但是，氟碳防油防水劑自身也存在乳液穩定性、乳化劑污染 及可控制備等的一系列問題，另外，紙張涂布防油防水劑時又涉及涂布、烘干 過程，這對于能源的利用及環保而言存在一定的弊端。

目前低溫等離子體技術在材料領域得到了較多的應用。實驗室中可 以通過輝光放電、電暈放電及射頻放電等方式獲得低溫等離子體，電子溫度高 達1～10eV，而離子、自由基、中性原子或分子等重粒子的溫度接近或略高于室 溫。低溫等離子體中具有足夠高能量的活性粒子使反應物分子自由基化、氧化、 刻蝕、裂解、交聯等，在高分子材料表面改性方面具有獨特的優越性。低溫等 離子體技術已經實現了在紡織行業、特種纖維材料及制漿造紙領域的研究及應 用，并逐漸顯示出其優勢。

使用低溫等離子體技術使材料表面產生自由基，產生的自由基可以 與烯烴或烯酯類化合物發生接枝共聚反應。沈麗等人以六氟丙烯、全氟庚烷及 八氟環丁烷等氟碳烯烴化合物為氣氛對純棉織物進行等離子體處理，處理后的 純棉織物具有一定的拒水拒油性能(參見：沈麗，等人，氟碳化合物等離子體 處理對純棉織物表面性質的影響，紡織學報，2009，30(12)；71-75)。劉宏偉 通過等離子體引發制備了丙烯酸酯類高性能吸油樹脂(參見：輝光放電電解等 離子體引發制備丙烯酸酯類高吸油樹脂及其性能研究，劉宏偉，西北師范大學， 2012)。等離子體也實現了對于天然纖維素(如：亞麻)、合成纖維(如：PET) 表面的改性，提升其附加值及應用多樣性。

含氟丙烯酸酯類聚合物能夠賦予紙張基材優良的防油防水性能，本 發明通過等離子體引發紙張接枝共聚反應，較氟碳防油防水劑的乳液聚合制備 方法而言，具有引發效率高、效果好及環保等特點。同時，通過等離子體處理 能夠使含氟丙烯酸酯類單體通過接枝以化學鍵的形式固定到紙張表面，較氟碳 防油防水劑處理紙張的方法具有高效性、穩定性與持久性，其防油防水值也較 高。

發明內容

本發明的目的是提供一種等離子體引發氟碳防油防水紙的制備方 法，該方法能夠高效的賦予紙張基材良好的防油防水性能。

為了實現上述目的，本發明通過等離子體引發在紙張表面產生自由 基，之后在紙張表面接枝含氟丙烯酸酯類單體，提升紙張基材防油防水性能。 其制備的原理如下：

首先，在等離子體能量作用下紙張可以通過如下方式產生自由基：

方式一：Paper-HOHC+能量→Paper-HOC·+H·

方式二：Paper-HOHC+能量→Paper-CHO·+H·

紙張表面產生的自由基可以進一步與含氟丙烯酸酯類單體發生鏈增 長反應，促進接枝共聚反應的進行：

Paper·+M→Paper-M·

Paper-M_n·+M→Paper-M_n+1·

紙張通過接枝含氟丙烯酸酯類單體的方法能夠獲得防油防水性能， 由于本方法通過化學鍵的方式將含氟丙烯酸酯類聚合物直接固定到紙張表面， 較氟碳防油防水劑處理紙張的效果而言具有高效性、穩定性與持久性等特點。 同時，通過等離子體引發的方法能夠在紙張表面迅速產生自由基，而氟碳防油 防水劑主要通過乳液聚合的方法制備，其引發劑一般在溶劑體系中引發產生自 由基，該體系中自由基的引發較緩慢且不易控制，常規的乳液聚合反應一般需 要2～4h，本發明的制備過程較氟碳防油防水劑的制備過程具有效率高、效果好 及環保等特點。