随着社会的进步，高质量的涂料被广泛使用。虽然使用表面活性剂、三氟氯乙烯(CTFE)和丙烯酸酯单体通过半连续乳液聚合成功制备了含氟聚合物，但表面活性剂的优化配置仍有改进的空间。传统的乳化剂被物理吸附在乳胶粒子的表面。乳胶粒子生成的乳胶膜在水中不稳定，限制了它的应用。本文选择了一种新型的阳离子季铵可聚合表面活性剂，因为它能与CTFE和丙烯酸酯单体反应，并能成为聚合物的一部分。我们还研究了乳化剂类型对乳液性能的影响。此外，多功能氟化膜具有优异的耐候性、耐水性、抗菌性和防污性，为涂料工业开辟了广阔的前景。
本文以CTFE、醋酸乙烯酯(VAc)、丙烯酸正丁酯(BA)、叔碳酸10酯(Veova10)和丙烯酸为原料，采用特殊的可聚合季铵盐作为乳化剂，通过半连续乳液聚合成功制备了一系列新型含氟聚合物。同时，充分讨论了乳化剂类型对转化率、粒径和储存稳定性的影响。通过红外光谱和动态光散射(DLS)分别研究了乳液的化学结构和粒径分布。还表征了耐候性、耐水性、抗菌性和蛋白质吸附性以及它们与化学组成的关系。
2.1.材料
CTFE、乙酸乙烯酯(VAc)、丙烯酸正丁酯(BA)、叔碳酸10 (Veova10)酯、十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)、辛基酚聚氧乙烯醚(NP-10)、2，2’-偶氮双[2-甲基丙脒]二盐酸盐(AIBA)、过硫酸钾(KPS)、苯乙烯基酚聚氧乙烯醚(600#A)和十二烷基硫酸钠(SDS)是商业上购买的，并且在没有进一步纯化的情况下使用。阳离子季铵可聚合表面活性剂系列(KJH-1、KJH-2、KJH-3和R-303)由中国河南泰宁化学技术有限公司提供，按原样使用。它们的化学结构如方案1所示。通过蒸馏制备去离子水。
基于我们实验室先前的报告，通过类似的配方制备预乳液。很简单，将规定量的乳化剂溶解在98.97克去离子水中。然后，以500转/分钟的搅拌速率将141.54克VAc (1.6441摩尔)、47.21克BA (0.3683摩尔)和47.18克Veova10 (0.2395摩尔)加入到乳化剂溶液中，并保持30分钟以获得预乳液。含氟聚合物合成中乳化剂的用量列于表1。
用EQUINOX 55光谱仪（Bruker Optics, Karlsruhe, Germany）在400到4000cm-1的范围内对乳液的颗粒进行傅立叶变换光谱测量。颗粒直径由DLS（Zetasizer 1000/DTS-5101，Malvern Instruments，英国）收集；颗粒直径的多分散指数（PDI）被自动计算。紫外加速老化试验在QUV荧光紫外灯老化试验箱（Q-Lab公司）在0.6 W/m2的辐照度、60°C的底板温度和波长为343nm的紫外线条件下对样品进行荧光紫外灯加速老化试验。
3.1水性聚合物的耐候性
聚合物最常见的用途是防止系统暴露在外。因此，研究聚合物膜的加速紫外线暴露对评价其耐候性是必不可少的。图3中所示的对比实验揭示了我们自己的样品的良好紫外抗老化性能。应该注意的是，氟化丙烯酸树脂之前由Zhu等人报道，其中采用了乙酸乙烯酯、丙烯酸正丁酯、Veova10和甲基丙烯酸六氟丁酯的半连续乳液聚合。商业丙烯酸树脂的制备几乎与L10相同，除了没有CTFE。通常，涂膜的原始表面状态被认为是100%。在经历连续的紫外线照射后，薄膜会显示出不同程度的破坏。一旦涂膜表面发生严重的粉化、起泡或剥落，表面状态被认为是0%。氟掺杂可以赋予聚合物更高的化学惰性。值得注意的是，由于缺乏氟化物，商用丙烯酸树脂的耐候性测试远远低于含氟丙烯酸树脂L1、L4、L6、L9和L11的荧光紫外灯老化测试，后者能够粘附约1600小时。在某种程度上，伴随着氟含量的增加，聚合物材料的性能要好得多[1]。以甲基丙烯酸六氟丁酯为起始原料，氟化丙烯酸树脂的抗老化性能仅达到3000 h。借助CTFE，L1、L4、L6、L9和L11的抗老化性能基本一致。此外，它们在6000小时后仍保持稳定状态。
总之，在阳离子季铵可聚合表面活性剂和CTFE的帮助下，使用VAc、BA和Veova10通过半连续乳液聚合合成了含氟聚合物。与使用常规乳化剂或甲基丙烯酸六氟丁酯不同，合成含氟聚合物具有优秀的乳化效果和胶乳稳定性，可增强对电解质、冷冻/解冻、储存、天气、水、细菌和蛋白质的耐受能力。由于这种非常简单的方法，制造商可以为各行各业提供更实用的涂料。