一种有机氟硅共聚体及其合成、应用方法技术

本发明专利技术提供了一种有机氟硅共聚体的合成与应用方法，其特征是由下列质量份原料组成：5～30份氟代烷基丙烯酸酯、1～5份端羟基硅烷、0.2～1份引发剂、30～100份溶剂，经聚合反应，形成F‑Si共聚体。它既可以单独做为涂层表面活性剂直接添加到涂料中使用，亦可做为中间体与其它单体或聚合物共混共聚，合成新型聚合物材料。

【技术实现步骤摘要】
一种有机氟硅共聚体及其合成、应用方法
本专利技术涉及的是一种有机氟硅共聚体新材料，属于精细化工及其应用
，产品主要用作低表面能涂层的超疏水添加剂，添加至涂料组分中，可以有效地降低涂层表面能，起到不浸润、抗结垢和防腐蚀作用。
技术介绍
我国的石油与天然气“西气东输”工程，启止于2002～2012年，全长15000多公里。此时的国内输油气管道工程还没有意识到涂层内减阻的重要性，仅局限于管道腐蚀与涂层防护的技术层面上。因此，“西气东输”工程的管道内涂层防护，均采用的是环氧树脂粉末涂料。此类涂料欠缺之处就是涂层需要高温烧结，能源消耗较大；表面光滑度不足，易滞留污垢，增大油气输送阻力；防腐蚀性能欠佳，经济寿命相对偏短。这类传统涂层的缺陷是与基体材料性能相关的，用传统的涂层技术是难以克服的。本专利技术，为了克服传统防腐涂层的欠缺，力图通过化学合成制备一种超疏水性表面活性添加剂，来减小涂料的表面张力，降低涂层的表面能，以起到内减阻、抗结垢、防腐蚀的目的。
技术实现思路
本专利技术提供了一种有机氟硅共聚体及其制备方法，可以作为表面活性助剂提高涂层的疏水性和防腐性能。本专利技术提供的有机氟硅共聚体(F-Si共聚体)，是由下列质量份的原料组成：5～30份氟代烷基丙烯酸酯、1～5份端羟基硅烷、0.2～1份引发剂、30～110份溶剂。进一步地，所述氟代烷基丙烯酸酯为全氟代烷基丙烯酸酯。更进一步地，所述全氟代烷基丙烯酸酯结构式及通式如下：氟代烷基丙烯酸酯通式全氟烷基乙基甲基丙烯酸酯X为(C1-C8)烷基、(C1-C8)烯基或(C4-C8)环烷基；R1为-(CF2)nCF3，其中n≤6。进一步地，所述引发剂选自酰类过氧化物、氢过氧化物、二烷基过氧化物、酯类过氧化物、酮类过氧化物中的一种或多种。进一步地，所述端羟基硅烷为端羟基聚硅氧烷。进一步地，所述溶剂选自甲苯、二甲苯、乙酸丁酯中的一种或多种。进一步地，所述有机氟硅共聚体的IR图谱在1700～1750cm-1、1100～1300cm-1均具有特征峰。本专利技术还公开一种上述有机氟硅共聚体的制备方法，合成步骤如下列反应式：步骤1：取溶剂加热至80～100℃，并加入部分氟代烷基丙烯酸酯、部分引发剂，在100～120℃下搅拌反应1～4h；步骤2：向步骤1所得溶液加入剩余原料，并在120～150℃反应3～5h。进一步地，包括步骤如下：步骤1：取溶剂在N2保护下加热至80～100℃，并加入1/2的氟代烷基丙烯酸酯、1/2的引发剂，在100～120℃下搅拌反应1～4h；步骤2：在恒温条件下向步骤1所得溶液滴加端羟基硅烷、剩余氟代烷基丙烯酸酯、引发剂，并在120～150℃反应3～5h。更进一步地，所述步骤2具体为：在恒温条件下向步骤1所得溶液滴加端羟基硅烷、剩余氟代烷基丙烯酸酯，并在120～150℃反应3～5h后，加入引发剂，并在120～150℃反应3～5h。本专利技术还公开一种F-Si/F4新型预聚物，由上述合成方法制备的有机氟硅共聚体与四氟乙烯基树脂共混共聚合成。本专利技术还公开一种低表面能减阻涂料，由上述合成方法制备的有机氟硅共聚体与作为涂层表面活性剂与涂料混合制成。本专利技术与现有技术相比，利用氟代烷基丙烯酸酯、端羟基硅烷进行聚合反应，形成F-Si共聚体，可与其它树脂配合形成预聚物，或作为氟硅表面活性剂添加到涂料中，能够有效地提高涂层的疏水性和防腐性能。附图说明图1为本专利技术实施例1的F-Si共聚体的特征IR图谱；图2为本专利技术实施例2不同F-Si/F4添加量制备的疏水涂层效果；图3为本专利技术实施例3不同TFSMA添加量制备的疏水涂层效果。具体实施方式为了使本
的人员更好地理解本专利技术方案，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本专利技术保护的范围。实施例1本专利技术实施例1中氟代烷基丙烯酸酯为全氟烷基乙基甲基丙烯酸酯(即X为乙基、R1为-CF3)；端羟基硅烷为WS62M有机硅；引发剂为酰类过氧化物，具体为过氧化苯甲酰；溶剂为二甲苯、醋酸丁酯的混合溶液，具体见表-1所示。表-1合成F-Si共聚体配方采用不同工艺进行本专利技术实施例2～5方案的优化。实施例2取溶剂750g→搅拌加热升温至80℃→加入全氟烷基乙基甲基丙烯酸酯100g、过氧化苯甲酰3g→升温100℃反应2h→滴加剩余的全氟烷基乙基甲基丙烯酸酯100g、WS62M有机硅45g→反应4h→滴加剩余的过氧化苯甲酰2g→升温至120℃反应2.5h，出料，得到F-Si共聚体溶液。实施例3取溶剂750g→搅拌加热升温至100℃→加入全氟烷基乙基甲基丙烯酸酯100g、过氧化苯甲酰3g→升温110℃反应2h→滴加剩余的全氟烷基乙基甲基丙烯酸酯100g、WS62M有机硅45g→反应4h→滴加剩余的过氧化苯甲酰2g→升温至120℃反应2.5h，出料，得到F-Si共聚体溶液。实施例4取溶剂750g→搅拌加热升温至110℃→加入全氟烷基乙基甲基丙烯酸酯100g、过氧化苯甲酰3g→升温120℃反应2h→滴加剩余的全氟烷基乙基甲基丙烯酸酯100g、WS62M有机硅45g→反应4h→滴加剩余的过氧化苯甲酰2g→升温至130℃反应2.5h，出料，得到F-Si共聚体溶液。实施例5取溶剂750g→搅拌加热升温至120℃→加入全氟烷基乙基甲基丙烯酸酯100g、过氧化苯甲酰3g→升温130℃反应2h→滴加剩余的全氟烷基乙基甲基丙烯酸酯100g、WS62M有机硅45g→反应4h→滴加剩余的过氧化苯甲酰2g→升温至140℃反应2.5h，出现凝胶化。经过以上实施例2～5合成工艺比较确定，合成温度的升高不仅提高了引发剂的分解速率，加快了聚合反应速率，而且随着温度的升高，溶剂的链转移速率也相应的提高。因此升高温度可降低聚合物的分子量，而降低温度并延长反应时间可增加分子量，但树脂合成温度应该和引发剂的半衰期相匹配，过氧化苯甲酰在较高温度130℃很快离解为高反应活性的苯自由基和CO2，活性高反应快的苯自由基在高于130℃的温度时是有效的氢夺取剂，导致相当大的支链化，使聚合物的C-F-Si支链增加，使其具有更低的表面自由能。实验结果表明，随着合成工艺温度的升高，聚合物支链化增加。但是当温度≥140℃时，合成实验失败。这是因为温度过高，引发剂过氧化苯甲酰失去其效用。实施例6本专利技术利用氟代烷基丙烯酸酯、端羟基硅烷进行聚合反应，形成F-Si共聚体，可与其它树脂配合形成预聚物。如将F-Si共聚体与四氟乙烯/乙烯基共聚树脂(简称F4树本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种有机氟硅共聚体，其特征在于，所述有机氟硅共聚体由下列质量份的原料组成：5～30份氟代烷基丙烯酸酯、1～5份端羟基硅烷、0.2～1份引发剂、30～100份溶剂。/n

【技术特征摘要】
1.一种有机氟硅共聚体，其特征在于，所述有机氟硅共聚体由下列质量份的原料组成：5～30份氟代烷基丙烯酸酯、1～5份端羟基硅烷、0.2～1份引发剂、30～100份溶剂。


2.根据权利要求1所述的F-Si共聚体，其特征在于，所述氟代烷基丙烯酸酯为全氟代烷基丙烯酸酯，其化学结构式为：





3.根据权利要求1所述有机氟硅共聚体，其特征在于，所述端羟基硅烷为端羟基聚硅氧烷，其结构式为：





4.根据权利要求1-3所述有机氟硅共聚体，其特征在于，它是通过以下合成路线制备而成的，即：





5.根据权利要求1所述有机氟硅共聚体，其特征在于，所述引发剂选自酰类过氧化物、氢过氧化物、二烷基过氧化物、酯类过氧化物、酮类过氧化物中的一种或多种。


6.根据权利要求1所述有机氟硅共聚体，其特征在于，所述溶剂选自甲苯、二甲苯、乙酸丁酯中的一种或多种。


7.根据权利要求4所述有机氟硅共聚体，其特征在于，包括如下制备方法：
步骤1：取溶剂加热至80～100℃，并加入部分...

【专利技术属性】
技术研发人员：岑日强，张驰，
申请(专利权)人：广东健玺表面工程技术有限公司，广州健邦化学有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44