[發(fā)明專利]一種無機(jī)納米粒子改性含氟丙烯酸酯疏水乳液及其制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610876620.0
• 申請日: 2016-09-30
• 公開（公告）號: CN106632875A
• 公開（公告）日: 2017-05-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 袁文輝;楊雄軍;李莉
• 申請（專利權(quán)）人: 華南理工大學(xué)
• 主分類號: C08F265/06
• 分類號: C08F265/06;C08F220/14;C08F220/18;C08F220/28;C08F220/22;C08F2/30;C08F2/26;C08F2/44;C08K9/06;C08K3/36;D06M15/277;D06M11/79;C09D151/00
• 代理公司: 廣州粵高專利商標(biāo)代理有限公司44102
• 代理人: 何淑珍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及高分子聚合乳液領(lǐng)域，具體涉及一種無機(jī)納米粒子改性含氟丙烯酸酯疏水乳液及其制備方法；該乳液采用乳液聚合方法制備。

背景技術(shù)

納米SiO₂作為一種重要的無機(jī)粒子，由于其優(yōu)異性能，例如特殊的光電性質(zhì)，高溫條件下的高強(qiáng)、高韌、高穩(wěn)定性，已被廣泛用于各種材料改性。對于乳液改性，納米SiO₂常用的制備方法是溶膠-凝膠法。溶膠-凝膠法不但制備出的納米SiO₂純度高、粒子分散性好，而且反應(yīng)條件溫和，工藝簡單，對設(shè)備要求不高，粒子易于表面改性。然而，溶膠-凝膠法制備的納米SiO₂多分散于醇類溶劑中，將其直接應(yīng)用乳液聚合體系時，高濃度的醇類溶劑會改變?nèi)橐后w系中水的性質(zhì)，增加乳化劑的溶解度，使乳化劑的臨界膠束濃度(CMC)值大幅上升，進(jìn)而使乳液聚合體系失去穩(wěn)定性。因此，溶膠-凝膠法制備的納米SiO₂在聚合前，通常要采用滲析、減壓蒸餾、離心等手段進(jìn)行預(yù)處理，然后重新分散于單體中，而此過程極易導(dǎo)致納米SiO₂粒子的“二次團(tuán)聚”形成更大的粒子，使納米SiO₂粒子粒徑分布變寬，甚至影響納米SiO₂最終在乳膠膜中的良好分散性，發(fā)揮不出應(yīng)有的改性效果。

疏水涂層擁有十分廣闊的應(yīng)用前景，但其在目前的各方面的應(yīng)用存在一定的缺陷，無論從制備方法還是綜合應(yīng)用性能方面，還存在很多亟待解決的問題。目前，大多數(shù)現(xiàn)有的疏水、超疏水涂層制備方法在各方面都存在困難，例如：實(shí)驗(yàn)條件苛刻，過程繁雜、設(shè)備昂貴、成本高等問題。對研究者而言，簡單經(jīng)濟(jì)、環(huán)境友好的疏水涂層制備方法還有待開發(fā)。另一方面，在設(shè)計微納米級結(jié)構(gòu)來提高涂層粗糙度，進(jìn)而提高疏水性時，疏水涂層的其它性能不能很好地兼顧，例如出現(xiàn)涂層表面微細(xì)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度低、易老化、易磨損、易污染、使用壽命短等的缺點(diǎn)，涂層的機(jī)械強(qiáng)度不甚理想，材料穩(wěn)定性差，環(huán)境適應(yīng)性不強(qiáng)等。因此疏水涂層的制備、應(yīng)用研究需要在以下幾個方面加強(qiáng)：(1)簡單化；如何利用簡單、廉價、有效的方法構(gòu)筑粗糙結(jié)構(gòu)，獲得性能優(yōu)異的疏水性涂層材料是其追求的重要目標(biāo)。(2)耐久化；疏水涂層表面的粗糙結(jié)構(gòu)由于尺度比較小且比較脆弱，容易在外力沖擊或摩擦等機(jī)械作用而導(dǎo)致疏水表面受到損壞，失去疏水性能。因而，提高疏水性的持久性是疏水涂層應(yīng)用面臨的一個重要問題。(3)多功能化。疏水涂層在具體的應(yīng)用中，其疏水性并不是唯一要滿足的功能，涂層還需要符合許多其它功能要求，以滿足特殊的使用場合，比如紙質(zhì)、石質(zhì)文物保護(hù)，戶外建筑玻璃，太陽能電池板，汽車擋風(fēng)玻璃及后視鏡，溫室玻璃墻等，除了要求涂層具有良好的疏水性，還要求涂層具有透明、硬度高、耐摩擦、耐熱耐候等性能特點(diǎn)。

近年來，由于具有優(yōu)異的機(jī)械、光學(xué)、電子、疏油疏水、熱穩(wěn)定、阻燃性等突出特點(diǎn)，有機(jī)-無機(jī)復(fù)合材料受到了極大的關(guān)注并已應(yīng)用于膜、功能智敏涂料、燃料和太陽能電池、催化劑等許多領(lǐng)域。在眾多有機(jī)組分中，含氟聚合物因其卓越的疏油疏水性、抗污性、自潤滑性、耐熱、耐化學(xué)品穩(wěn)定性以及良好的生物相容性、特殊的介電性能等成為一類特別倍受材料科學(xué)家青睞的選擇對象。目前，含氟聚合物已經(jīng)在特種涂料、生物材料涂層和生物傳感器、阻燃涂料、新型微電子器件，歷史文物保護(hù)等領(lǐng)域得到應(yīng)用。此外，SiO₂、TiO₂、Al₂O₃、ZrO₂、CaCO₃等許多納米粒子被用來制備納米復(fù)合材料，其中SiO₂能夠提高有機(jī)聚合物的力學(xué)性能、熱穩(wěn)定性、耐洗刷性和耐久性而得到最廣泛的應(yīng)用。如果無機(jī)粒子能很好地分散在有機(jī)聚合物基體中，最終復(fù)合材料的硬度、耐刮擦、耐沖擊、光學(xué)性能將得到顯著提升。因此，有望通過在含氟聚合物中引入SiO₂粒子，制備出綜合性能優(yōu)異，具有潛在應(yīng)用價值的新型復(fù)合材料。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于克服無機(jī)納米粒子的“二次團(tuán)聚”形成更大的粒子和聚丙烯酸酯乳液容易形成凝膠，粘黏強(qiáng)度不足，還有其耐水耐熱性不足的問題，提供了一種穩(wěn)定，高粘黏強(qiáng)度，硬度高，抗紫外光、耐水性耐熱性好、制備條件簡易的聚合乳液，應(yīng)用改性的無機(jī)納米粒子改性含氟丙烯酸酯聚合乳液及其制備方法。

為實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案。

一種無機(jī)納米粒子改性含氟丙烯酸酯疏水乳液的制備方法，包含以下步驟：