发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足,提供一种改进的含氟拒水拒油剂。
本发明同时还要提供一种含氟拒水拒油剂的制备方法,所得含氟拒水拒油剂不仅具有优异的初始防水防油性能,且加工持续性好。
为解决以上技术问题,本发明采取的一种技术方案是:
一种含氟拒水拒油剂,其为含有单体的乳化液在引发剂存在下聚合而成的以含氟共聚物为有效成分的乳液,以重量百分含量计,所述的含有单体的乳化液由单体5%~45%、乳化剂0.5%~5%、有机溶剂0~15%以及余量为水组成,其中所述乳化剂为具有式B所示的结构的化合物中的一种或多种;或者,所述乳化剂为具有式B所示的结构的化合物中的一种或多种与其它表面活性剂的组合,
式B中,R1代表碳数在1~22之间的饱和或不饱和的脂肪烃基,R2代表氢、碳数在1~6之间的烷基或卤代烷基,n为5~50之间的整数。
根据本发明,为了提高含氟共聚物的分散性,必要时可以加入有机溶剂,有机溶剂包括但不限于丙酮、甲基乙基酮、乙二醇、丙二醇、一缩二丙二醇、二缩三丙二醇以及N-烷基吡咯烷酮。
根据本发明的进一步实施方案:以所述单体的总重量为基准,所述单体由具有式A所示结构的第一单体10%~70%和除了所述第一单体之外的乙烯基单体30%~90%构成,
式A中,R3代表氢或甲基,Rf代表饱和或不饱和的脂肪族全氟烃基,m为1~18之间的整数。
优选地,式A中,m为2~8之间的整数,Rf的碳原子数为4~20之间的整数。更优选地,式A中,m为2、3、4、5或6,Rf的碳原子数为6、7、8、9或10。优选地,所述饱和或不饱和的脂肪族全氟烃基为脂肪族全氟烷基或脂肪族全氟烯基,其中更优选脂肪族全氟烷基,特别是碳数6~10的脂肪族全氟烷基。
本发明中,第一单体之外的乙烯基单体的存在可以降低成本,并提供特殊衬层的黏着力、硬度、成膜性、交联性和附着力等作用,其可以为选自(甲基)丙烯酸及其酯类、脂肪酸乙烯基酯类,卤代乙烯或亚乙烯基化合物类及丙烯酰胺类单体中的一种或多种的组合。更具体地,第一单体之外的乙烯基单体可以为选自(甲基)丙烯酸、(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸-2-乙基己基酯、(甲基)丙烯酸月桂基酯、(甲基)丙烯酸硬脂基酯、(甲基)丙烯酸异冰片基、(甲基)丙烯酸羟乙基酯、(甲基)丙烯酸缩水甘油酯基酯、(甲基)丙烯酸苯基酯、(甲基)丙烯酸苄基酯、乙酸乙烯基酯、丙酸乙烯基酯、月桂酸乙烯基酯、硬脂酸乙烯基酯、氟乙烯、氯乙烯、偏氟乙烯、偏氯乙烯、亚乙烯、N-甲基丙烯酰胺以及N-羟甲基丙烯酰胺中的一种或多种的组合。
根据本发明的一个优选方面,式B中,R1为碳数在8~22之间的烷基或烯基,R2代表氢,甲基,乙基或丙基,n为12~30之间的整数。构成上述乳化剂的其它表面活性剂可以为阳离子型,阴离子型或者非离子型乳化剂,优选阳离子型乳化剂、非离子型乳化剂或者这两者的混合物。具体地说,所述其它表面活性剂可以为选自十八烷基三甲基氯化铵,十六烷基三甲基氯化铵,(十二烷基甲基苄基)三甲基氯化铵,十四烷基三甲基氯化铵,二(氢聚氧亚乙基)十二烷基甲基氯化铵,二(氢聚氧亚乙基)十二烷基苄基氯化铵,以及环氧乙烷与碳数为8~22的直链或支链脂肪醇、油酸、碳数为7~19的单脂肪酸脱水山梨糖醇酯或者碳数为12~18的脂肪胺的缩合生成物中的一种或多种,所述其它表面活性剂在所述乳化剂中所占的重量比例为0~75%。
本发明采取的又一技术方案是:一种上述的含氟拒水拒油剂的制备方法,其包括如下步骤:
(1)、将单体、乳化剂、有机溶剂、水放入容器中,在机械搅拌作用下分散后,加入到高压均质机中乳化,得乳化液;
(2)、向步骤(1)所得乳化液中加入重量为所述单体重量的0.1%~2%的引发剂,在温度55℃~100℃下进行聚合反应,反应结束,即得所述含氟拒水拒油剂;以及可选择地,
在步骤(2)聚合反应进行之前加入重量为单体重量的0.05%~1%的链转移剂。
所述引发剂优选水溶性偶氮类引发剂,更优选受热分解产生阳离子的偶氮型引发剂,如偶氮二异丁脒盐酸盐。所述链转移剂的加入是为了控制含氟共聚物的分子量,不是必须添加的。链转移剂可以为十二烷基硫醇、四氯化碳或四溴化碳等。
由于以上技术方案的实施,本发明与现有技术相比具有如下优点:
根据本发明的含氟拒水拒油剂具有优异的防水防油性能,且加工持续性好,不仅可以用来处理各种纤维制品,如棉、麻、羊毛、聚酰胺、聚丙烯、聚丙烯腈、聚酯等天然动植物纤维或者化学合成纤维,还可以用于形成一些硬质表面如内外墙防污涂料、船舶涂料、瓦、砖、水泥、混凝土等的涂层。此外,含氟拒水拒油剂可通过浸渍或涂布、再干燥的处理方法施加于被处理物的表面,使用简便。
具体实施方式
为描述方便,将下述实施例中使用到的单体用符号A1~A3表示,乳化剂用符号B1~B3表示。
上述的单体以及乳化剂本身可通过商购获得,或根据化学领域常规的手段来合成。
下面结合具体实施例对本发明做进一步详细的说明,但本发明并不限于以下实施例。
实施例1
本实施例提供一种含氟拒水拒油剂,其通过如下步骤制备得到:
(1)、在500ml的烧杯中加入A1 60g、丙烯酸月桂基酯60g、甲基丙烯酸丁酯8g、N-羟甲基丙烯酰胺1g、甲基丙烯酸羟丙酯1g、十二烷基硫醇0.25g、乳化剂B14g、聚氧乙烯(20)基油醚1g、十八烷基三甲基氯化铵2g、丙二醇35g以及去离子水400g,置于高压均质机中乳化20分钟,得到稳定的水包油型乳液。
(2)、将步骤(1)所得水包油型乳液加入装有搅拌器、温度计和回流冷凝管的玻璃反应器中,通入氮气除氧,然后加入引发剂偶氮二异丁脒盐酸盐0.5g,同时水浴升温至55℃,反应5小时后,得到固含量为20%的乳液500g即为含氟拒水拒油剂。
实施例2
本实施例提供一种含氟拒水拒油剂,其通过如下步骤制备得到:
(1)、在500ml的烧杯中加入A260g、丙烯酸月桂基酯30g、甲基丙烯酸丁酯8g、N-羟甲基丙烯酰胺1g、甲基丙烯酸羟丙酯1g、十二烷基硫醇0.25g、乳化剂B24g、聚氧乙烯(10)基十二烷基醚1g、十二烷基三甲基氯化铵2g、一缩二丙二醇40g以及去离子水400g,置于高压均质机中乳化20分钟,得到稳定的水包油型乳液。
(2)、将步骤(1)所得水包油型乳液加入装有搅拌器、温度计和回流冷凝管的玻璃反应器中,通入氮气除氧,然后加入引发剂偶氮二异丁脒盐酸盐0.5g,同时水浴升温至55℃,反应5小时后,得到固含量为20%的乳液500g即为含氟拒水拒油剂。
实施例3
本实施例提供一种含氟拒水拒油剂,其通过如下步骤制备得到:
(1)、在500ml的烧杯中加入A330g、丙烯酸十八烷基酯60g、甲基丙烯酸丁酯8g、N-羟甲基丙烯酰胺1g、甲基丙烯酸羟丙酯1g、十二烷基硫醇0.25g、乳化剂B35g、十八烷基三甲基氯化铵2g、二缩三丙二醇45g以及去离子水400g,置于高压均质机中乳化20分钟,得到稳定的水包油型乳液。
(2)、将步骤(1)所得水包油型乳液加入装有搅拌器、温度计和回流冷凝管的玻璃反应器中,通入氮气除氧,然后加入引发剂偶氮二异丁脒盐酸盐0.5g,同时水浴升温至55℃,反应5小时后,得到固含量为20%的乳液500g即为含氟拒水拒油剂。
对比例1
本对比例提供一种含氟拒水拒油剂,其通过如下步骤制备得到:
(1)、在500ml的烧杯中加入A3 60g、丙烯酸十八烷基酯30g、甲基丙烯酸丁酯8g、N-羟甲基丙烯酰胺1g、甲基丙烯酸羟丙酯1g、十二烷基硫醇0.25g、聚氧乙烯(10)基十二烷基醚5g、十八烷基三甲基氯化铵2g、二缩三丙二醇45g以及去离子水400g,置于高压均质机中乳化20分钟,得到水包油型乳液。
(2)将步骤(1)所得水包油型乳液加入装有搅拌器、温度计和回流冷凝管的玻璃反应器中,通入氮气除氧,然后加入引发剂偶氮二异丁脒盐酸盐0.5g,同时水浴升温至55℃,反应5小时后,得到固含量为20%的乳液500g即为含氟拒水拒油剂。该含氟拒水拒油剂的防水性能及持续性能见表1。
对比例2
本对比例提供一种含氟拒水拒油剂,其通过如下步骤制备得到:
(1)、在500ml的烧杯中加入A230g、丙烯酸十八烷基酯60g、甲基丙烯酸丁酯8g、N-羟甲基丙烯酰胺1g、甲基丙烯酸羟丙酯1g、十二烷基硫醇0.25g、聚氧乙烯(50)基油基醚5g、十八烷基三甲基氯化铵2g、二缩三丙二醇45g以及去离子水400g,置于高压均质机中乳化20分钟,得到水包油型乳液。
(2)、将步骤(1)所得水包油型乳液加入装有搅拌器、温度计和回流冷凝管的玻璃反应器中,通入氮气除氧,然后加入引发剂偶氮二异丁脒盐酸盐0.5g,同时水浴升温至55℃,反应5小时后,得到固含量为20%的乳液500g即为含氟拒水拒油剂。
对比例3
本对比例提供一种含氟拒水拒油剂,其通过如下步骤制备得到:
(1)、在500ml的烧杯中加入A1 30g、丙烯酸十八烷基酯60g、甲基丙烯酸丁酯8g、N-羟甲基丙烯酰胺1g、甲基丙烯酸羟丙酯1g、十二烷基硫醇0.25g、聚氧乙烯(20)基油基醚5g、十八烷基三甲基氯化铵2g、二缩三丙二醇45g以及去离子水400g,置于高压均质机中乳化20分钟,得到水包油型乳液。
(2)、将步骤(1)所得水包油型乳液加入装有搅拌器、温度计和回流冷凝管的玻璃反应器中,通入氮气除氧,然后加入引发剂偶氮二异丁脒盐酸盐0.5g,同时水浴升温至55℃,反应5小时后,得到固含量为20%的乳液500g即为含氟拒水拒油剂。
对实施例1-3以及对比例1-3的含氟拒水拒油剂的防水性能及持续性能进行测试,具体如下:
1、测试方法:
(1)防水性:
a、对织物进行防水防油处理:织物一浸一轧整理剂(10-50g/L含氟拒水拒油剂,pH 5.0-7.0,轧余率70%)→预烘(120℃,90S)→焙烘(150℃,3min)或(170℃,1min);
b、拒水性能测试:使用淋水试验装置,在25~30秒内,将250ml水淋酒在被测物上,观察织物润湿状态,评定拒水性:
100分:表面不润湿,水滴不沾附;
90分:表面不润湿,但有小水滴沾附;
80分:表面有水滴状润湿;
70分:表面有相当部分润湿;
50分:表面几乎全部润湿;
0分:正反面均润湿
(2)、持续性:将多块织物(20cm*20cm)连续一浸一轧经过固定量(80-100ml)的整理剂溶液(10-15g/L,pH 5.0-7.0,轧余率70%),直至整理剂溶液消耗完毕,通过测试每块面料的防水性能,评价含氟水乳液的加工持续性能。
2、测试结果:参见表1,其中给出了实施例1-3与对比列1-3的防水性能与持续性能测试结果。从中可见,实施例1-3以及对比例1-3均具有非常好的防水性能,而实施例1-3的加工持续性能显著由于对比例1-3。
表1实施例1-3与对比例1-3的初始防水性能与加工持续性能测试结果
表1中:a):整理剂浓度12g/L,20cm*20cm的蓝色长丝涤纶面料;b):整理剂浓度12g/L,20cm*20cm的蓝色长丝涤纶面料,整理液用量80ml。
从表1可见,根据本发明的含氟拒水拒油剂的具有优异的初始防水性能和加工持续性能。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点,其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施,并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰,都应涵盖在本发明的保护范围之内。