[发明专利]一种类液聚合物纳米乳液及其制备方法

说明书

本发明公开了一种类液聚合物纳米乳液及其制备方法，属于精细化工技术领域。本发明的类液聚合物纳米乳液的制备方法，包括将软单体、硬单体、两亲水溶性单体、双乙烯基封端的润滑功能单体、含氟增容剂和引发剂混合均匀后倒入水中，磁力搅拌，在细胞粉碎机进行超声粉碎，再在超声波发生器的超声震动下进行聚合反应，即得类液聚合物纳米乳液。该方法无需额外添加乳化剂和助乳化剂即形成分散均匀且稳定性好的类液聚合物纳米乳液，且整个过程在全水性且无表面活性剂的体系中进行，绿色环保，工艺简单；所制备的类液聚合物纳米乳液具备低表面能和超滑疏液性能，在防污自清洁、抗雾防结冰、防生物污损、防腐蚀等涂层的制备领域具有广泛的应用价值。

技术领域

本发明涉及一种类液聚合物纳米乳液及其制备方法，属于精细化工技术领域。

背景技术

近年来，低表面能的自清洁涂层由于其优异的抗污、防雾、防冰、耐腐蚀、抗粘附和减阻等性能，在日常生活、工业、农业、军事等领域展现出广泛的应用前景。目前开发自清洁表面的方法主要有两种，一种是由粗糙的微纳米复合结构辅以低表面能表面化学修饰制备得到的。尽管这类表面具有优异的自清洁性能，但是这类表面对于其微纳米复合结构的形貌要求极为苛刻，制备成本高，工艺复杂。另外一种方法是制备以润滑液为自清洁层的光滑的超滑涂层。为了制备高耐久性的超滑自清洁涂层，人们将聚二甲基硅氧烷、全氟烃基或全氟聚醚利用聚氨酯等反应接枝到聚合物交联网络中，利用类液聚合物制备超滑自清洁涂层。然而当前这类聚合物形式比较单一，且由于低表面能润滑液和基体之间不相容，聚合物中类液刷的含量较少，导致涂层超滑性较差。

聚丙烯酸酯类聚合物具有优异的成膜性和力学性能而被广泛的应用到实际生产和生活中。为提高聚丙烯酸酯聚合物的疏液防污性能，扩大其应用范围，研究人员开发了一系列针对聚丙烯酸酯的改性方法。为了实现疏液防污性能而添加的改性剂通常具有高疏水性和疏油性，在表面能和极性上都与丙烯酸酯类单体相差极大，两类单体相容性差且难以发生聚合反应。此外由于低表面能的物质在水溶液中溶解性极差，传统的乳液聚合方法难以实现水性低表面能丙烯酸聚合物的制备。

细乳液聚合是在乳化剂和助乳化剂的共同作用下，经超声乳化将水溶剂和反应单体转化为亚微米单体液滴作为聚合场所。在聚合过程中，吸附在液滴表面的乳化剂可为单体液滴提供静电或空间稳定作用，从而可以阻止小液滴聚集成大液滴，以确保细乳液的动力学稳定性。

因此细乳液聚合能够有效实现低表面能单体与其他乙烯基单体共聚，体系稳定性更高、产物乳液的粒径较小且易于控制、聚合速率适中。然而在传统的细乳液聚合中通常需要使用大量的乳化剂和助乳化剂，会降低产品的纯度性能，许多产品需要去除乳化剂后才能使用。另外，乳化剂一般比较昂贵，会增加产品成本，并造成环境污染。

尽管国内外研究人员通过各种方式改进细乳液聚合方式以制备低表面能类液聚合物，但目前开发出的聚合物乳液还存在诸多的问题，如反应聚合度和单体转化率低、粒径分布不够均匀、疏液性差等。

发明内容

为了解决上述问题，本发明公开了一种基于超声辅助/增容剂法同步制备类液聚合物纳米乳液的制备方法，通过选择合适的软单体、硬单体、两亲水溶性单体、含氟增容单体和双乙烯基封端的润滑功能单体来实现类液润滑液刷嫁接型分子结构设计；引入两亲水溶性单体在参与反应的同时起到稳定乳液制备自乳化细乳液的作用，并且通过超声振动辅助聚合的方法提高乳液的稳定性，避免使用乳化剂和助乳化剂，以消除聚合物乳液的后处理；引入含氟增容剂，通过结构匹配度和表面能相似性来提高低表面能的润滑功能单体和其他单体的相容性，提高单体转化率；通过调节聚合工艺调控聚合物纳米乳液的粒径分布和分散均匀性，以满足其在不同应用场景下的使用需求。本发明制备的类液聚合物纳米乳液同时具备高分散性、高单体转化率和稳定的疏液润滑液刷，可以满足一般基材的涂料的要求，并且制备工艺环保、应用方法简便。

本发明的一个目的是提供一种类液聚合物纳米乳液的制备方法，所述方法包括如下步骤：