一种基于环氧基氟苯硅树脂所制备的光固化涂料组合物和涂层的方法及应用技术

一种基于环氧基氟苯硅树脂所制备的光固化涂料组合物和涂层的方法及应用。一种基于光固化环氧基氟苯硅树脂的涂料，将环氧基氟苯硅树脂EFPSi与硅烷氧基改性的环氧树脂SiER、活性环氧稀释剂、附着力促进剂、改性纳米硅溶胶及阳离子光引发剂等复合制成阳离子光固化涂料，在紫外光照作用下用该涂料制成的涂层不仅可实现快速光固化，且涂层表面水的接触角可达到130.9

【技术实现步骤摘要】
一种基于环氧基氟苯硅树脂所制备的光固化涂料组合物和涂层的方法及应用


[0001]本专利技术属于功能树脂与涂料涂层领域，具体地说，涉及一种基于光固化、结构中同时含有环氧基、氟烃基及苯基共改性硅树脂(简称环氧基氟苯硅树脂)等所制备的光固化涂料与涂层的方法。

技术介绍

[0002]光固化涂料，固化速度快、生产效率高、清洁、低污染，且在快速成型、3D打印等尖端领域有广泛应用，现已发展成为树脂涂料发展的方向之一。目前国内生产销售的光固化树脂涂料主要为含C＝C双键的烯类化合物及低聚体——如丙烯酸酯基PU预聚体、丙烯酸改性环氧树脂等所制备的涂料(见CN105778103A，CN111607321A，CN 104177991A等)，而与之形成互补的基于光固化阳离子环氧类树脂所开发的涂料与涂层(CN106751877、CN107602864A)不仅研究甚少、且鲜有工业产品面世。
[0003]目前，国内关于氟硅树脂及其构筑的超疏水涂层研究虽然非常活跃且报道颇多(见CN101775144B、CN103408762B、CN104558458B)，但却尚未见有关于环氧基/氟烃基/苯基共改性的特种官能基硅树脂合成及基于该树脂所制备的光固化涂料与涂层的研究报道。

技术实现思路

[0004]针对官能基氟苯硅树脂研究与生产现状，本专利技术公开了一种基于光固化环氧基/氟烃基/苯基共改性硅树脂——简称环氧基氟苯硅树脂所制备的光固化涂料与涂层的方法。氟硅树脂，拒水拒油性优异，耐候、抗老化性能好，在该树脂结构中引入苯基基团，有望提高氟硅树脂的折光指数、并赋予树脂高透光性与耐高温等性能；而引入反应性环氧基，则在保持氟硅树脂原有性能的基础上还能赋予目标树脂以环氧基官能团所特有的反应性，并使之在阳离子光引发剂作用下能实现交联固化。
[0005]为此，本专利技术采取了如下技术方案：
[0006]一种基于光固化环氧基氟苯硅树脂所制备的光固化涂料(FPER)，按质量份，由下列物质组成：35
‑
74份环氧基氟苯硅树脂(EFPSi)、20
‑
50份硅氧烷改性环氧树脂(SiER)、5
‑
10份活性环氧稀释剂(ED)、1
‑
5份环氧基附着力促进剂(AP)及以上述物质(EFPSi+SiER+ED+AP)总质量计0
‑
50wt％改性纳米硅溶胶、1
‑
6wt％阳离子光引发剂。
[0007]所述的环氧基氟苯硅树脂(EFPSi)，为结构中含有D(二官能，RR
′
SiO)和/或T型(三官能，RSiO
3/2
)环氧基硅氧烷、氟烃基硅氧烷、苯基硅氧烷或苯基硅氧烷低聚体等链节的共聚物，换言之，即为环氧基硅氧烷
‑
co
‑
氟烃基硅氧烷
‑
co
‑
苯基硅氧烷或环氧基硅氧烷
‑
co
‑
氟烃基硅氧烷
‑
co
‑
苯基硅氧烷低聚体的共聚物；所述的环氧基为2,3
‑
环氧丙氧丙基、3,4
‑
环己基乙基或2,3
‑
环氧丙氧聚氧乙烯聚氧丙烯醚丙基CH2(O)CHCH2O(C2H4O)
a
(C3H6O)
b C3H6中的一种，式中a＝0
‑
6,b＝3
‑
6，a+b＝3
‑
6；所述的氟烃基为C1‑8全氟烷基乙基、五氟苯基或全氟聚醚基中的一种；所述的苯基硅氧烷低聚体为(二)苯基硅氧烷自身的低聚体、或(二)
苯基硅氧烷
‑
co
‑
(二)烷基硅氧烷共聚形成的低聚体，所述的烷基为
‑
CH3～
‑
C
18
H
37
。
[0008]所述的环氧基氟苯硅树脂(EFPSi)，固含量约为50
‑
80％，环氧基含量(以每100份树脂所含环氧基的摩尔数计)为约0.03
‑
0.2，系用环氧基硅烷与氟烃基硅烷、苯基硅烷或苯基硅氧烷低聚体的水解缩聚反应制得。具体制备步骤如下：
[0009]按质量比，称取7.5
‑
20份环氧基硅烷(ESi)、10
‑
50份氟烃基硅烷(FSi)、30
‑
82.5份苯基硅烷(PSi)或苯基硅氧烷低聚体(OSi)，搅拌混匀，得混合物A；然后按A的质量，再加入以A质量份计约100
‑
300wt％的有机溶剂、1
‑
2wt％水解催化剂和理论量去离子水，所述去离子水的理论量可基于硅氧烷的水解缩合反应确定，在40
‑
80℃进行水解缩聚反应4
‑
10h。反应结束，再经水洗除催化剂、回收溶剂并脱低沸，得透明
‑
半透明粘稠状液体，即为环氧基/氟烃基/苯基共改性硅树脂，简称为环氧基氟苯硅树脂，记作EFPSi，用溶剂稀释至固含量约为50
‑
80％，贮存。
[0010]所述的氟烃基硅烷，为分子中连有一个C1‑8全氟烷乙基、或全氟芳基、或全氟聚醚基且又连有2
‑
3个烷氧基的硅烷，选取十七氟辛基乙基三甲氧基硅烷(又名1H,1H,2H,2H
‑
全氟癸基三甲氧基硅烷)、十七氟辛基乙基三乙氧基硅烷(又名1H,1H,2H,2H
‑
全氟癸基三乙氧基硅烷)、十三氟己基乙基三甲氧基硅烷(又名1H,1H,2H,2H
‑
全氟辛基三甲氧基硅烷)、十三氟己基乙基三乙氧基硅烷(又名1H,1H,2H,2H
‑
全氟辛基三乙氧基硅烷)、九氟丁基乙基三甲氧基硅烷(又名1H,1H,2H,2H
‑
全氟己基三甲氧基硅烷)、九氟丁基乙基三乙氧基硅烷(又名1H,1H,2H,2H
‑
全氟己基三乙氧基硅烷)、3
‑
七氟异丙氧基丙基三甲氧基硅烷、3
‑
七氟异丙氧基丙基三乙氧基硅烷、三氟丙基三甲氧基硅烷、三氟丙基甲基二甲氧基硅烷、三氟丙基三乙氧基硅烷、三氟丙基甲基二乙氧基硅烷、五氟苯基三甲氧基硅烷、五氟苯基三乙氧基硅烷、平均分子量Mn＝1000
‑
3000全氟聚醚基三甲氧基硅烷、Mn＝1000
‑
3000全氟聚醚基三乙氧基硅烷等中的一种或任意两种的混合物，所述的全氟聚醚基为CF3或C3F7封端的聚氧化六氟丙烷或氧化六氟丙烷
‑
co
‑
氧化四氟乙烷的共聚物。
[0011]所述的环氧基硅烷，为分子中含有一个环氧基且含2
‑
3个烷氧基的硅烷，选取(2,3
‑
环氧丙氧丙基)三甲氧基硅烷(KH
‑
560)、(2,3
‑
环氧丙氧丙基)甲基二甲氧基硅烷、(本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光固化涂料组合物，其特征在于，按质量计，包括：35
‑
74份环氧基氟苯硅树脂EFPSi、20
‑
50份硅氧烷改性环氧树脂SiER、5
‑
10份活性环氧稀释剂ED、1
‑
5份环氧基附着力促进剂AP及EFPSi+SiER+ED+AP总质量计0
‑
50wt％的改性纳米硅溶胶和1
‑
6wt％的阳离子光引发剂；所述的环氧基氟苯硅树脂EFPSi，为环氧基硅氧烷
‑
co
‑
氟烃基硅氧烷
‑
co
‑
苯基硅氧烷共聚物或环氧基硅氧烷
‑
co
‑
氟烃基硅氧烷
‑
co
‑
(苯基硅氧烷
‑
co
‑
烷基硅氧烷)低聚体的共聚物；所述的硅氧烷改性环氧树脂SiER，结构如式(1)所示：式(1)中，m＝0,1；R＝CH3或C2H5；所述的环氧基附着力促进剂AP为分子中含有环氧基和2
‑
3个烷氧基且对金属基材和有机涂层有明显粘结性的物质；所述的改性纳米硅溶胶为苯基或氟烃基改性的纳米硅溶胶。2.根据权利要求1所述的组合物，其特征在于，所述的环氧基氟苯硅树脂EFPSi，固含量为50
‑
80％，环氧基含量以每100g树脂所含环氧基的摩尔数计为0.03
‑
0.2mol。3.根据权利要求1或2所述的组合物，其特征在于，所述的环氧基氟苯硅树脂EFPSi由环氧基硅烷、氟烃基硅烷与苯基硅烷或者苯基硅氧烷低聚体进行水解缩聚反应得到；所述的环氧基硅烷，为分子中含有1个环氧基和2
‑
3个烷氧基的硅烷；所述的氟烃基硅烷，为分子中含有2
‑
3个烷氧基和C1‑8全氟烷基、五氟苯基或全氟聚醚基的硅烷；所述的苯基硅烷，为分子中含有1
‑
2个苯环和2
‑
3个烷氧基的硅烷；所述的苯基硅氧烷低聚体为分子中含有硅羟基或硅烷氧基的含有D型硅氧烷链节和/或T型硅氧烷链节的低聚体；所述的烷氧基为甲氧基或乙氧基。4.根据权利要求3所述的组合物，其特征在于，所述的环氧基为2,3
‑
环氧丙氧丙基、3,4
‑
环己基乙基或2,3
‑
环氧丙氧聚氧乙烯聚氧丙烯醚丙基CH2(O)CHCH2O(C2H4O)
a
(C3H6O)
b
C3H6，式中a＝0
‑
6,b＝3
‑
6，a+b＝3
‑
6。5.根据权利要求3所述的组合物，其特征在于，所述的环氧基硅烷为(2,3
‑
环氧丙氧丙基)三烷氧基硅烷、(2,3
‑
环氧丙氧丙基)甲基二烷氧基硅烷、(3,4
‑
环氧环己基)乙基三烷氧基硅烷、(2,3
‑
环氧丙氧)聚氧乙烯聚氧丙烯醚丙基三烷氧基硅烷或(2,3
‑
环氧丙氧)聚氧乙烯聚氧丙烯醚丙基甲基二烷氧基硅烷；所述的氟烃基硅烷为十七氟辛基乙基三烷氧基硅烷、十三氟己基乙基三烷氧基硅烷、九氟丁基乙基三烷氧基硅烷、3
‑
七氟异丙氧基丙基三烷氧基硅烷、三氟丙基三烷氧基硅烷、...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄灵智，杨秀生，李婀顺，安秋凤，
申请(专利权)人：东莞市雄驰电子有限公司，
类型：发明
国别省市：