一种含氟共聚物及其阳离子化产物制造技术

本发明专利技术公开一种含氟共聚物及其阳离子化产物，属于纸张防水防油剂技术领域。按重量份数该含氟共聚物包括含氟单体60～90份、(甲基)丙烯酸甲酯单体1～10份、叔胺单体3～30份、羟基单体0.5～20份、咪唑烷酮基单体0.1～5份、其它单体0～10份。该含氟共聚物的阳离子化产物分散液稳定性好，由于添加了本发明专利技术的含氟共聚物的阳离子化产物获得的纸制品，防水防油效果好，耐热油性能优异。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及纸张防水防油剂
，尤其是涉及一种含氟共聚物及其阳离子化产物，主要用作纸张防水防油处理。
技术介绍
纸制品广泛应用于餐饮、食品包装等包装材料领域，由于要与含油、含脂或汗水的食品接触，因此需要一个防渗透的阻挡层。然而将聚乙烯等聚合物用作纸制品的阻挡层，不仅大大增加了产品的成本，而且也是这样的纸制品难以再循环利用。在抄纸或纸张表面施胶过程中添加入极少量的含氟共聚物产品，可以赋予纸质基材以防水、防油和防脂性，而且还不影响纸制品的循环利用。杜邦1978年6月13日申请的专利US915152公布了全氟烷基单体和二烷胺基烷酯单体或对应铵盐、季铵盐或氧化胺单体的共聚物可用于斥油、斥水性的用途。杜邦1997年4月10日申请的专利CN97195479.8公布了全氟烷基单体、二烷胺基烷酯单体及其对应盐和环氧基团单体的共聚物赋予纸制品对水、油和脂排斥性的用途。然而，上述专利中使用的全氟烷基单体以C8～12的长链全氟烷基(下文中称为“Rf”基)为主，长链Rf基产生可能对环境造成影响的全氟辛酸(下文中称“PFOA”)。使用具有C6及以下的短链Rf基开发纸用防水防油剂是避免产生PFOA的有效途径。Yamaguchi等人2003年6月12日申请的专利US516544公布了由C4～16Rf基的含氟烷基单体、含阳离子氮的单体、N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)和阴离子单体作为基本组分的共聚物。然而，由于防水性和防油性趋向于随Rf基碳数的减少而降低，防水防油性需要进一步改善。大金2011年2月14日申请的专利CN201180009613.6公布了C1～6Rf基的含氟烷基单体、乙烯基吡咯烷酮单体、具有阴离子供应基团单体和无氟(甲基)丙烯酸酯单体的共聚物。尽管该防水防油剂具有相当改进的防水防油性，但是 由于带有与纸张纤维表面同种的电荷，用于桨内添加时助留性变差，且耐热油性能需要进一步改进。
技术实现思路
本专利技术的目在于提供一种含氟共聚物及其阳离子化产物，该产物处理过的纸张防水防油效果优良、且耐热油性能好，克服现有技术的缺陷。为了解决上述技术问题，采用如下技术方案：一种含氟共聚物，其特征在于：按重量份数，其组成为：含氟单体为六氟丙烯齐聚体与含羟基单体反应得到的全氟烯氧基单体；叔胺单体可用式CH2＝C(R1)COOCH2CH2N(R1)2表示，其中R1为H或甲基、R1为H或C1～4的烷基；咪唑烷酮基单体可以用下式表示：其中，Z为二价有机基团，R2为H或甲基。优选后，全氟烯氧基单体为CH2＝CHCOO(CH2)2OC9F17、CH2＝C(CH3)COO(CH2)2OC9F17、CH2＝CHCOO(CH2)3OC6F11中的一种。优选后，叔胺单体为CH2＝C(CH3)COOCH2CH2N(CH3)2。优选后，咪唑烷酮基单体为CH2＝CHCOOCH2CH2-Q、 CH2＝CHCOOCH2CH2OCH2CH2-Q中的一种，其中Q为优选后，羟基单体可以用式CH2＝C(R3)COO(R2O)nH表示，其中R3为H或甲基、R2为(CH2)2～8或CH2CH(CH3)、n为1～50。优选后，羟基单体为CH2＝C(CH3)COOCH2CH2OH或CH2＝C(CH3)COO(CH2CH2O)9H中的一种。优选后，其它单体为苯乙烯、丙烯酸丁酯。一种含氟共聚物的阳离子化产物，阳离子化产物由含氟共聚物与阳离子化试剂反应制备。优选后，阳离子化试剂优选为醋酸。优选后，阳离子化试剂应使60％以上的叔胺基团阳离子化。由于采用上述技术方案，具有以下有益效果：本专利技术为一种含氟共聚物及其阳离子化产物，该产物处理过的纸张防水防油效果优良、且耐热油性能好，克服现有技术的缺陷，其具体有益效果表现为以下几点：(1)本专利技术的含氟共聚物采用全氟烯氧基单体，避免了PFOA的产生；(2)本专利技术的含氟共聚物的阳离子化产物，其分散稳定性好；(3)本专利技术的含氟共聚物的阳离子化产物，防水防油效果优良，由添加了该产物的纸浆获得的纸质制品，Cobb值不超过18g/m2，防油等级在9级以上；(4)本专利技术的含氟共聚物的阳离子化产物，耐热油性能优异，由添加了该产物的纸浆获得的纸质制品制成的容器中注入120℃的色拉油，并在120℃保持30分钟，色拉油无渗漏。具体实施方式一种含氟共聚物，按重量份数，其组成为：本专利技术的含氟共聚物组成对阳离子化产物的影响很大。共聚物的防水防油性能由含氟单体赋予，其用量不应低于60质量份，否则防水防油性能下降；含氟单体价格较高，用量增加会使成本上升，通常不超过90质量份。(甲基)丙烯酸甲酯单体用量控制在1～10质量份，过高会使防油性能下降，过低产物的防水防油性能也难以充分发挥。本专利技术含氟共聚物阳离子化后将以乳胶状存在，叔胺单体主要为阳离子化试剂提供受体，并在阳离子化后为胶乳提供电荷稳定性，用量低于3质量份，胶乳难以稳定；用量超过30质量份，会导致防水效果下降。羟基单体同样对胶乳稳定具有重要作用，用量低于0.5质量份，稳定性下降；用量超过20质量份，会影响防水防油效果。咪唑烷酮基单体与纤维亲合力强，可以改善纸张与水油等接触时的强度，用量在0.1质量份以上，但不易超过5质量份，否则防水防油效果下降。1、所述的含氟单体可选用下式表示：CH2＝CR—Q—O—Rf式中R表示氢原子或甲基；Q表示二价有机基，如(CH2)n、COO(CH2)n、(CH2)nOC6H4CH2等，n为1～4；Rf表示由六氟丙烯齐聚体形成的全氟烯基，如二聚体形成的全氟己烯基(C6F11)和三聚体形成的全氟壬烯基(C9F17)。所述的含氟单体具体例子包括但不限于下列化合物：CH2＝CRCH2OC6F11CH2＝CRCH2OC9F17CH2＝CRCOO(CH2)2OC6F11CH2＝CRCOO(CH2)3OC6F11CH2＝CRCOO(CH2)2OC9F17CH2＝CRCOO(CH2)3OC9F17CH2＝CRCH2OC6H4CH2OC6F11CH2＝CRCH2OC6H4CH2OC9F17式中，R表示氢原子或甲基。所述的含氟单体优选为六氟丙烯齐聚体与含羟基单体反应得到的全氟烯氧基单体，优选为CH2＝CHCOO(CH2)2OC9F17、CH2＝C(CH3)COO(CH2)2OC9F17、CH2＝CHCOO(CH2)3OC6F11中的一种。2、所述的咪唑烷酮基单体可以用下式表示：其中，Z为二价有机基团，R1为H或甲基。如CH2＝CHCOOCH2CH2-Q、CH2＝CHCOOCH2CH2OCH2CH2-Q、CH2＝CHCH2OC(O)NHCH2CH2-Q、CH2＝CHCH2OC(O)C(O)NHCH2CH2-Q、CH2＝CHCOOCH2-Q、CH2＝CHCH2NHCH2CH2-Q、CH2＝CHCH2OCH2C(O)NHCH2CH2-Q、CH2＝CHCH2OC(O)(CH2)4NHCH2CH2-Q、CH2＝CHCH2OCH2CH(OH)CH2OCH2CH2-Q等，其中Q为其中优选为CH2＝CHCOOCH2CH2-Q、CH2＝CHCOOCH2CH2OCH2CH2-Q中的一种。CH2＝CHCOOCH2CH2-Q通过丙烯酸与N-羟乙基-2-咪唑烷酮(购自瑞鼎化学技术(上海)有限公司)的酯化反应制备，CH2＝CHCOOCH2CH本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种含氟共聚物，其特征在于：按重量份数，其组成为：所述含氟单体为六氟丙烯齐聚体与含羟基单体反应得到的全氟烯氧基单体；所述叔胺单体可用式CH2＝C(R1)COOCH2CH2N(R1)2表示，其中R1为H或甲基、R1为H或C1～4的烷基；所述咪唑烷酮基单体可以用下式表示：其中，Z为二价有机基团，R2为H或甲基。

【技术特征摘要】
1.一种含氟共聚物，其特征在于：按重量份数，其组成为：所述含氟单体为六氟丙烯齐聚体与含羟基单体反应得到的全氟烯氧基单体；所述叔胺单体可用式CH2＝C(R1)COOCH2CH2N(R1)2表示，其中R1为H或甲基、R1为H或C1～4的烷基；所述咪唑烷酮基单体可以用下式表示：其中，Z为二价有机基团，R2为H或甲基。2.根据权利要求1所述一种含氟共聚物，其特征在于：所述全氟烯氧基单体为CH2＝CHCOO(CH2)2OC9F17、CH2＝C(CH3)COO(CH2)2OC9F17、CH2＝CHCOO(CH2)3OC6F11中的一种。3.根据权利要求1所述一种含氟共聚物，其特征在于：所述叔胺单体为CH2＝C(CH3)COOCH2CH2N(CH3)2。4.根据权利要求1所述一种含氟共聚物，其特征在于：所述咪唑烷酮基单体为CH2＝CHCOOCH2CH2-Q、CH2＝CHCOOCH2CH2OCH...

【专利技术属性】
技术研发人员：裴金东，袁大想，李建，王树华，
申请(专利权)人：衢州氟硅技术研究院，
类型：发明
国别省市：浙江;33