[发明专利]一种疏水疏油超细粉体颗粒及其改性方法

说明书

本发明公开了一种疏水疏油超细粉体颗粒及其改性方法，该颗粒可以是涂料、油漆、金属、食品、药品、火炸药等粉体颗粒，经过粉碎‑改性‑粉碎三道工序制得。改性过程中使用的改性剂为含氟丙烯酸酯共聚物，其制备过程经济简单，且所有使用的单体原料以及产物均能符合目前相关的环境保护标准，改性得到的粉体颗粒不仅粒径细小，无团聚现象，而且疏水疏油性能优异。

技术领域

本发明属于超细粉体领域，尤其涉及一种疏水疏油超细粉体颗粒及其改性工艺。

背景技术

对于粒径达到微米或纳米级别的超细粉体，其表面分子的排列以及电子的分布结构和晶体结构均发生了明显变化，产生了块状或粒状材料不具有的表面效应、小尺寸效应、量子效应和宏观量子隧道效应等，从而使超细粉体颗粒与常规块状颗粒相比具有一系列优异的物理、化学以及表面与界面性质，在使用时可取得超常的效果。然而，超细粉体的表面能大，表面活性高，单个颗粒往往处于不稳定的状态，因此颗粒之间会相互吸引使自身趋于稳定，造成了颗粒的团聚现象。这一现象的产生又使其比表面积再次减小，表面活性再次降低，表面与界面特性又重新趋于大块材料，使用效果变差。因此，为了充分利用超细粉体颗粒优异的表面和界面特性，必须采取一系列措施，使其处于充分的分散状态而不会发生结块团聚现象。

使用硅油对超细粉体颗粒进行改性是常用的改善团聚现象的方法之一。相关研究证明，通过硅油改性得到的粉体颗粒可以获得良好的防潮、抗结块、流动和长期储存性能。水接触到颗粒表面后会缩成球形，而不是形成膜状，这样减少了颗粒表面间的接触面积，使析出的晶体连接脆弱，颗粒的也因此结块趋势显著减弱。但由于包裹在颗粒表面硅油的疏水基具有亲油性，导致了颗粒的疏油性能很差，极大地限制了颗粒的应用场合。

设法降低颗粒表面的自由能，是赋予颗粒疏油性能的途径之一，其中使用含氟的聚合物对颗粒进行改性是目前最常见的方法，通常使用的含氟聚合物包括氟化乙烯单体的聚合物或共聚物、氟化聚酯、氟化聚氨酯、氟化环氧树脂和氟碳表面活性剂。氟碳表面活性剂由于其高表面活性、高耐热稳定性、高化学稳定性、既憎水又憎油等优良而独特的性能，使其具有极为广阔的用途。其中表面活性最强、应用最为广泛的氟碳表面活性剂主要有不同疏水链长的全氟辛基磺酸（PFOS）、不同疏水链长的全氟辛酸（PFOA）以及它们的衍生物等。但研究表明，PFOS/PFOA类氟碳表面活性剂是目前发现的最难降解的物质之一，它们不仅具有毒性，还会破坏臭氧层，甚至有远距离环境迁移的可能性。在2015年12月巴黎气候变化大会上通过的《巴黎协定》，构成了2020年后全球气候治理新的多边制度基础。它不仅明确了发达国家和发展中国家各自的责任，同时为了应对全球气候治理的新形势，我国也提出了更高的减排目标与计划，这也意味着会产生环境问题的PFOS/PFOA类C8氟碳表面活性剂彻底被淘汰。而研究发现，非PFOS/PFOA类不同长度的氟碳链氟碳表面活性剂不仅符合目前相关的环境保护标准，同时也具备优异的性能。因此，成本低、污染少、生产工艺简便的非PFOS/PFOA类氟碳表面活性剂成为了原有的氟碳表面活性剂最合适的替代品之一。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用含氟丙烯酸酯共聚物作为改性剂改性超细粉体颗粒的方法，使用该改性剂改性的超细粉体颗粒不仅疏水疏油性能优异，而且制备方法简单环保，成本低，适宜工业化生产。

本发明首先提供了一种含氟丙烯酸酯共聚物改性剂，其制备步骤为：

（1）将单体，甲苯和引发剂加入封管中，然后浸入液氮中，在Ar下进行三轮冷冻和解冻过程；

（2）将上述封管密封，并置于恒温油浴锅中，进行自由基聚合反应；

（3）利用甲醇将步骤（2）所得聚合物纯化两次，并在真空中干燥，得到含氟丙烯酸酯共聚物。

步骤（1）中，引发剂为偶氮二异丁腈。

步骤（2）中，自由基聚合反应的聚合温度为70~90℃，使用的单体为A，B，C三种，聚合方式为几种方式的一种：单体A的自聚、单体A与单体B的共聚、单体A与单体C的共聚、单体A，B，C的共聚；