一種核-殼型含氟納米乳液及其制備方法和應用技術

本發明專利技術提供了核?殼型含氟納米乳液，包含以聚丙烯酸酯為核，含氟聚丙烯酸酯為殼的核殼型聚合物膠束，及包含游離于聚合物膠束中的相分離促進劑，相分離促進劑為沸點高于水、具有親油性且與乳液中其他組分不發生化學反應的有機化合物，核、殼、相分離促進劑三者的質量比為100:x:y，20≤x≤200，1≤y≤50。該乳液中聚合物膠束具有核殼結構，且包含相分離促進劑，因此在減少含氟丙烯酸酯單體的用量的同時也可保證其在應用時有大量的含氟分子片段處于陽極氧化鋁的表面，賦予陽極氧化鋁表面優異的防污、防水防油以及防指紋效果；且能保持陽極鋁色膜在長期使用后不變色，并保持色度均勻。本發明專利技術還提供了含氟納米乳液的制備方法和應用。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及含氟乳液領域，特別是涉及一種核-殼型含氟納米乳液及其制備方法、以及其在陽極氧化鋁表面的應用。
技術介紹
鋁是僅次于鎂的最輕的結構金屬元素，鋁經陽極氧化后具有硬度高、耐磨及耐腐蝕性能良好等優點。通過染色和著色后，陽極氧化鋁表面還具有豐富多彩的外觀和較佳的裝飾功能。因此陽極氧化鋁成為目前應用在智能手機、平板電腦等電子產品中最廣泛的基材之一。但由于陽極氧化鋁表面的多孔特性，其在使用過程中，指紋、汗液等污染物極易殘留在陽極氧化鋁表面，且極難清除。為解決這一問題，業界將具有較低表面自由能的含氟聚合物涂覆于陽極氧化鋁表面，并以化學鍵合的方式與陽極氧化鋁結合，改變陽極氧化鋁表面的化學組成，從而達到降低陽極氧化鋁表面自由能的作用，使得污物難以粘附在陽極氧化鋁制品的表面，賦予陽極氧化鋁的防污、防水防油以及防指紋的效果。具體地，在實際應用過程中，人們將含氟有機化合物基團引入聚丙烯酸酯聚合物中，含氟聚丙烯酸酯聚合物既保留聚丙烯酸聚合物良好的粘結、成膜性能，又可利用氟取代鏈段所具有的特低表面自由能的性質，使得含氟聚丙烯酸聚合物具有良好的防污、防水防油以及防指紋的效果。但由于含氟化合物單體的價格較高，如使用普通的共聚方式引入含氟化合物基團得到含氟乳液，會導致含氟乳液整體成本高，且含氟化合物基團均勻分散在整個聚丙烯酸酯聚合物或聚丙烯酸酯聚合物涂層中，對氟的利用率較低。
技術實現思路
鑒于此，本專利技術第一方面提供了一種核-殼型含氟納米乳液，以解決現有應用于陽極氧化鋁表面處理的含氟乳液，整體成本高，對氟的利用率較低的問題。第一方面，本專利技術提供了一種核-殼型含氟納米乳液，所述核-殼型含氟納米乳液包含核殼型聚合物膠束和相分離促進劑，所述相分離促進劑游離于所述聚合物膠束中，所述核殼型聚合物膠束的核為聚丙烯酸酯，殼為含氟聚丙烯酸酯，所述相分離促進劑為沸點在100-150℃、同時具有親油性、且與所述核-殼型含氟納米乳液中其他組分不發生化學反應的有機化合物，所述核、所述殼、所述相分離促進劑三者的質量比為100:x:y，其中20≤x≤200，1≤y≤50，所述核-殼型含氟納米乳液中相分離促進劑的質量含量為0.2％-20％。本專利技術的核-殼型含氟納米乳液，其中的聚合物膠束具有核殼結構，殼為含氟聚丙烯酸酯，因此可保持其含氟分子片段主要集中于膠束的外層。本專利技術的核-殼型含氟納米乳液，其相分離促進劑需具有如下特性：第一，相分離促進劑的沸點略高于水的沸點；第二，相分離促進劑本身具有親油性；第三，相分離促進劑不與乳液中的其他組分發生化學反應，尤其是升溫成膜時。所述的相分離促進劑可以是石油餾分或其他中低分子量的親油性有機試劑。其中石油餾分可以是中沸點(100-150℃)的礦物油及其他石油餾分，例如烷烴等，所述烷烴可以是但不限于正辛烷、正壬烷、環庚烷、環辛烷；所述中低分子量的親油性有機試劑可以是但不限于甲基異丁基酮、正丁醇、乙酸仲丁酯和乙酸正丁酯中的一種或多種。本專利技術核-殼型含氟納米乳液中，相分離促進劑游離于聚合物膠束中，與聚合物分子是物理共混，沒有化學鍵合，相分離促進劑在后續乳液應用于陽極氧化鋁表面時，可以推動乳液聚合物分子中的含氟分子片段向膜層的表面遷移，以提高相分離效率，其原理是基于相似相溶，在加熱成膜時，由于相分離促進劑的沸點較高，因此到加熱的最后階段才逸出，在逸出的過程中帶動含氟分子片段向膜層表面遷移。因此，本專利技術核-殼型含氟納米乳液，可更好地使含氟分子片段集中于膜層表面，賦予陽極氧化鋁良好的防污、防水防油以
及防指紋的效果，從而提高乳液中氟的利用率，減少含氟單體的使用量，降低乳液整體成本。本專利技術乳液中加入較低比例的含氟丙烯酸酯單體，也可以保證有大量的含氟分子片段處于陽極氧化鋁制品的表面。本專利技術中，所述聚丙烯酸酯由丙烯酸酯類單體聚合形成，或由丙烯酸酯類單體與其他單體共聚形成；所述含氟聚丙烯酸酯由丙烯酸酯類單體和含氟丙烯酸酯單體共聚形成，或由丙烯酸酯類單體和含氟丙烯酸酯單體與其他單體共聚形成，所述丙烯酸酯類單體包括甲基丙烯酸甲酯，甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸丁酯，丙烯酸，甲基丙烯酸，甲基丙烯酸羥乙酯，甲基丙烯酸羥丙酯，丙烯酸異丙酯，丙烯酸異丁酯，丙烯酸叔丁酯，丙烯酸異辛酯，丙烯酸異癸酯，丙烯酸羥乙酯，丙烯酸羥丙酯，丙烯酸羥丁酯，甲基丙烯酸異丙酯，甲基丙烯酸異丁酯，甲基丙烯酸叔丁酯，甲基丙烯酸異辛酯，甲基丙烯酸乙酯，甲基丙烯酸正丙酯，甲基丙烯酸月桂酯和甲基丙烯酸硬脂酸酯中的一種或多種；所述含氟丙烯酸酯單體包括丙烯酸十三氟辛酯，甲基丙烯酸十三氟辛酯，丙烯酸十二氟庚酯，甲基丙烯酸十二氟庚酯(G04)，甲基丙烯酸三氟乙酯，甲基丙烯酸六氟丁酯，丙烯酸六氟丁酯和丙烯酸十七氟癸酯中的一種或多種；所述其他單體包括但不限于乙烯、苯乙烯、有機硅氧烷和馬來酸中的一種或多種。本專利技術中，所述核-殼型含氟納米乳液中的氟元素質量含量為0.1％-20％。優選的，氟元素質量含量為0.5％–5％。本專利技術中，所述核-殼型含氟納米乳液的聚合物膠束的粒徑為50-200nm，膠束的Zeta電位約為-70mv。本專利技術中，為了更好地將核-殼型含氟納米乳液應用于陽極氧化鋁表面，所述核-殼型含氟納米乳液進一步包含無機納米粒子，以賦予核-殼型納米乳液以更多及更強的功能，包括增強硬度、耐磨及防腐性能，增加磁性等。所述無機納米粒子包括納米氧化物(例如可以是二氧化硅(SiO2)，二氧化鈦(TiO2)，氧化鋅(ZnO)，二氧化鋯(ZrO2))、納米硫化物(例如可以是硫化鎘(CdS)，硫化鋅(ZnS))、納米碳酸鹽(例如可以是碳酸鈣)、納米硅酸鹽(例如可以是POSS(Polyhedral Oligometric silsesquioxanes))、納米磷酸鹽、納米磁性材料(鐵(Fe)
納米粒子，CrxFe3-xO4，Fe2O3,Fe3O4,LiMn2O4)、過渡金屬納米粒子(Fe，Co，Ni)、類金屬納米粒子(B，P)、各類金屬納米粒子或合金納米粒子(Fe-Co、Fe-Ni、Co-Ni、Fe-Co-Ni合金)，以及本文中未提及的其他可獲得或增強各方面性能的納米粒子及其混合物。本專利技術所述核-殼型含氟納米乳液中，還可以進一步包括增稠劑，流平劑，分散劑等助劑。本專利技術所述核-殼型含氟納米乳液中，還可以進一步包括顏料，染料，消光粉，以及鈦白粉、氧化鈣、碳酸鈣、硅鋁粉、精鋇粉等有遮蓋效果的無機粉料，以使核-殼型含氟納米乳液具有染色、消光及遮蓋的效果。本專利技術所述核-殼型含氟納米乳液中，還可以進一步包括少量防腐劑，如苯甲酸、苯甲酸鈉、山梨酸、山梨酸鉀、丙酸鈣等，以保證乳液可長期穩定保存。本專利技術第一方面提供的一種核-殼型含氟納米乳液，由于乳液中的聚合物膠束具有核殼結構，其含氟分子片段主要集中于膠束的外層，且乳液中包含相分離促進劑，在乳液涂布應用于陽極氧化鋁表面時，相分離促進劑在加熱成膜時可帶動含氟分子片段向膜層表面遷移，從而使得乳液的含氟分子片段主要富集于膜層表面，從而賦予陽極氧化鋁表面以良好的防污、防水防油以及防指紋效果，提高了乳液中氟的利用率，減少了含氟丙烯酸酯單體的用量，降低了乳液成本。第二方面，本專利技術提供了一種核-殼型含氟納米乳液的制備方法，包括以下步驟：按質量份數計，將50-150份去離子水，本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種核?殼型含氟納米乳液，其特征在于，所述核?殼型含氟納米乳液包含核殼型聚合物膠束和相分離促進劑，所述相分離促進劑游離于所述聚合物膠束中，所述核殼型聚合物膠束的核為聚丙烯酸酯，殼為含氟聚丙烯酸酯，所述相分離促進劑為沸點在100?150℃、同時具有親油性、且與所述核?殼型含氟納米乳液中其他組分不發生化學反應的有機化合物，所述核、所述殼、所述相分離促進劑三者的質量比為100:x:y，其中20≤x≤200，1≤y≤50，所述核?殼型含氟納米乳液中相分離促進劑的質量含量為0.2％?20％。

【技術特征摘要】
1.一種核-殼型含氟納米乳液，其特征在于，所述核-殼型含氟納米乳液包含核殼型聚合物膠束和相分離促進劑，所述相分離促進劑游離于所述聚合物膠束中，所述核殼型聚合物膠束的核為聚丙烯酸酯，殼為含氟聚丙烯酸酯，所述相分離促進劑為沸點在100-150℃、同時具有親油性、且與所述核-殼型含氟納米乳液中其他組分不發生化學反應的有機化合物，所述核、所述殼、所述相分離促進劑三者的質量比為100:x:y，其中20≤x≤200，1≤y≤50，所述核-殼型含氟納米乳液中相分離促進劑的質量含量為0.2％-20％。2.如權利要求1所述的核-殼型含氟納米乳液，其特征在于，所述相分離促進劑為石油餾分或中低分子量的親油性有機試劑。3.如權利要求2所述的核-殼型含氟納米乳液，其特征在于，所述石油餾分為烷烴，所述中低分子量的親油性有機試劑包括甲基異丁基酮、正丁醇、乙酸仲丁酯和乙酸正丁酯中的一種或多種。4.如權利要求1所述的核-殼型含氟納米乳液，其特征在于，所述聚丙烯酸酯由丙烯酸酯類單體聚合形成，或由丙烯酸酯類單體與其他單體共聚形成；所述含氟聚丙烯酸酯由丙烯酸酯類單體和含氟丙烯酸酯單體共聚形成，或由丙烯酸酯類單體和含氟丙烯酸酯單體與其他單體共聚形成，所述丙烯酸酯類單體包括甲基丙烯酸甲酯，甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸丁酯，丙烯酸，甲基丙烯酸，甲基丙烯酸羥乙酯，甲基丙烯酸羥丙酯，丙烯酸異丙酯，丙烯酸異丁酯，丙烯酸叔丁酯，丙烯酸異辛酯，丙烯酸異癸酯，丙烯酸羥乙酯，丙烯酸羥丙酯，丙烯酸羥丁酯，甲基丙烯酸異丙酯，甲基丙烯酸異丁酯，甲基丙烯酸叔丁酯，甲基丙烯酸異辛酯，甲基丙烯酸乙酯，甲基丙烯酸正丙酯，甲基丙烯酸月桂酯和甲基丙烯酸硬脂酸酯中的一種或多種；所述含氟丙烯酸酯單體包括丙烯酸十三氟辛酯，甲基丙烯酸十三氟辛酯，丙烯酸十二氟庚酯，甲基丙烯酸十二氟庚酯，甲基丙烯酸三氟乙酯，甲基丙烯酸六氟丁酯，丙烯酸六氟丁酯和丙烯酸十七氟
\t癸酯中的一種或多種；所述其他單體包括乙烯、苯乙烯、有機硅氧烷和馬來酸中的一種或多種。5.如權利要求1所述的核-殼型含氟納米乳液，其特征在于，所述核-殼型含氟納米乳液中的氟元素質量含量為0.1％-20％。6.如權利要求1所述的核-殼型含氟納米乳液，其特征在于，所述核-殼型含氟納米乳液進一...

【專利技術屬性】
技術研發人員：郭振華，郭艷華，張驊，何冠雄，
申請(專利權)人：永保化工香港有限公司，
類型：發明
國別省市：中國香港;81