[發明專利]一種含有全氟聚醚結構的高疏水疏油乳液的制備方法

有效

• 申請號: 202111072416.0
• 申請日: 2021-09-13
• 公開（公告）號: CN113667051B
• 公開（公告）日: 2022-07-15
• 發明（設計）人: 靳琳琳;楊衛東;沈曉煒;朱建軍;姚英銘;丁偉;王琳;錢夢琦
• 申請（專利權）人: 衛星化學股份有限公司
• 主分類號: C08F216/14
• 分類號: C08F216/14;C08F220/18;C08F220/28;C08F220/14;C09D129/10;C09D133/16;C09D133/08;C09D133/12
• 代理公司: 杭州衡峰知識產權代理事務所(普通合伙) 33426
• 代理人: 尹麗

本發明公開了一種含有短鏈全氟烷基的高疏水疏油乳液的制備方法，以水為溶劑，不含全氟長鏈烷基結構的全氟聚醚功能單體PFPEA和丙烯酸類單體，在乳化劑、交聯劑和助穩定劑下，加入引發劑，通過細乳液聚合合成單體共聚物。其涂層在玻璃、木材、鋼板、塑料等基材具有優異的疏水疏油性能。該方法制備的高疏水疏油乳液中不含全氟長鏈烷基結構，具有易降解的優點，環境友好，符合綠色化學的要求。

技術領域

本發明屬于特殊涂膜技術領域，具體涉及一種含有全氟聚醚結構的高疏水疏油乳液的制備方法。

背景技術

在自然界里，許多動植物為了適應自然環境而具備獨特的形態和結構，如可使水滴完整滾落的玫瑰花瓣、水稻葉以及可自由在水面行走的水黽獨特的拒水作用。人們由此受到啟發，開始對疏水材料進行不斷地研究與開發。但是隨著研究的不斷深入發展，人們觀察到當疏水表面接觸到一些表面張力較小的液體時，如油漬、正十六烷等，極易因為液滴的延展而被污染，從而限制其自清潔功能。結合疏水仿生表面和疏油仿生表面的特征研究，雙疏表面理論上應當能完美解決油水共存環境下材料的自清潔問題。

雙疏表面在自清潔、油水分離、防污、防霧、防結冰、減阻、有機液體運輸、防腐蝕等方面顯示出廣泛的應用。而作為能夠排斥寬表面張力范圍的液體的雙疏表面，其需要非常低的表面能組分。

長氟碳鏈(C_nF_2n+1，n≥8)涂層能使基材的表面張力降低到10-15mN/m，具有優良的防水防油效果。但隨著含長氟碳鏈聚合物的大量使用，其帶來的環境問題引起了人們的廣泛關注。歐盟全氟辛基磺酰(PFOS)禁令要求PFOS或其相關物質在紡織或涂料材料中PFOS的含量不超過1μg/m²。至于全氟辛酸類化合物(PFOA)，也被人為又PFOS相似的危害性，目前也已要求零排放。

中國專利CN108517161A公開了一種超疏水疏油涂料及其制備方法。將水、無機弱堿、二醇類同系物、烷基酚聚氧乙烯醚類乳化劑、磺酸鹽和/或硫酸鹽型陰離子乳化劑、交聯單體和交聯引發劑的混合物攪拌得乳白色穩定預乳液；乳白色穩定預乳液在40-90℃下反應1到8h，降溫后通過氨水調節pH值至7-8，得到硅丙乳液；將硅丙乳液、醇類溶劑、正硅酸乙酯和氨水攪拌均勻，加熱至40-80℃反應1到10h，得共水解縮合混懸液；向共水解縮合混懸液中加入全氟烷基三乙氧基硅烷和/或全氟烷基三甲氧基硅烷，在50-70℃下反應0.5到8h，得到超疏水疏油涂料。該超疏水疏油涂料制備簡單，具有良好的超疏水疏油特性。同時還公開了基于涂料的超疏水疏油涂膜。但是整個合成過程較為復雜，所用的全氟烷基三乙氧基硅烷和/或全氟烷基三甲氧基硅烷含有長鏈烷基，對環境會造成危害。

中國專利CN108659723A公開了一種疏水疏油功能膜及其制備方法。疏水疏油功能膜具體由基膜、疏水疏油層、粘結劑層、離型層構成，在基膜的一側設置疏水疏油層，另一側依次設有粘結劑層和離型層；疏水疏油層的制備過程為：以乙醇為溶劑，配制濃度為2mg/mL的氧化石墨烯乙醇溶液，用氨水調pH＝9，加入全氟長鏈硅烷偶聯劑，全氟長鏈硅烷偶聯劑與氧化石墨烯的質量比為1：1，60℃回流24h；將基膜浸泡在上述溶液中5h后，取出鼓風干燥。再將基膜浸泡于水合肼與水的體積比為1：30的水合肼水溶液100ml中，80℃還原2h。雖然制備的保護膜對水漬、油漬均具有較好的防護性能，能夠對機械設備的基板操作臺面起到良好的保護作用，但是選用的全氟長鏈硅烷偶聯劑為十七氟癸基三乙氧基硅烷，對自然環境存在潛在威脅。

中國專利CN108659723A公開了一種含短氟化烷基超疏水乳液的制備方法，以水為溶劑，含支鏈高氟碳醇基團結構的功能單體BRFAE和丙烯酸類單體，在乳化劑、交聯劑和助穩定劑下，加入引發劑，在40-85℃下通過細乳液聚合合成單體共聚物，其制備的涂層具有優秀的疏水性能，但是含支鏈高氟碳醇基團結構的功能單體含氟量不高，而且這類C₄F具有較短的碳氟支鏈，即不能結晶，也不能構成穩定的液晶，當與非極性物質接觸時，含F的短鏈會發生重構，對基材的包覆作用減弱，無法在基材表面形成致密的保護膜，所以其制備的涂層疏油性能很差。