自清洁包覆共挤功能材料、其制备方法与包覆共挤成型体技术

本发明专利技术提供一种自清洁包覆共挤功能材料、其制备方法与包覆共挤成型体。自清洁包覆共挤功能材料包括聚烯烃与表面改性聚有机硅倍半氧烷球形微粒，表面改性聚有机硅倍半氧烷球形微粒具有疏水疏油性能，使包覆共挤功能材料能有效抵抗亲水性或亲油性物质以及粉尘、冰雪等污染，并且具有高耐热、耐磨损、耐划伤等性能。将该自清洁包覆共挤功能材料与被包覆材料进行包覆共挤一体成型，在被包覆材料表面构筑自清洁防护层。清洁防护层。清洁防护层。

【技术实现步骤摘要】
自清洁包覆共挤功能材料、其制备方法与包覆共挤成型体


[0001]本专利技术属于包覆共挤材料
，具体涉及自清洁包覆共挤功能材料、其制备方法与包覆共挤成型体。

技术介绍

[0002]包覆共挤一体成型是一种常用的材料成型工艺，可以在被包覆材料表面直接形成包覆防护层。探索具有自清洁、高耐热、耐磨损、耐划伤等性能的包覆共挤功能材料，实现对被包覆材料的有效防护一直是本领域科技工作者的研究热点。
[0003]例如，木塑型材结合了生物质资源的可再生和高分子材料的可加工成型特点，可充分利用废弃生物质的同时能够减少不可降解石油基塑料的使用量，是一种极具发展前途的低碳、绿色、可循环材料，具有优异的力学性能、环境适应性能、表面性能、快速装配等特点，已经被广泛应用于建筑、家具、车辆、包装、运输等多个领域。然而，传统的木塑型材存在易吸水变形、易老化褪色、易污染发霉、不耐磨擦和刮擦等共性问题，无法适应严苛的新要求。目前，通常采用高分子材料与木塑型材进行包覆共挤一体成型，在木塑型材表面构筑包覆功能防护层，可提升其耐吸湿、耐磨损、耐老化等性能。但是，现有包覆层仍容易受到污水、油污、粉尘、霉菌等污染，且在高温下容易磨损、刮花、剥落，大大限制了木塑型材在某些特殊工程领域中的应用范围。

技术实现思路

[0004]针对上述技术现状，本专利技术旨在提供一种自清洁包覆共挤功能材料，具有自清洁、高耐热、耐磨损等性能。
[0005]本专利技术实现上述技术目的所采用的技术方案为：一种自清洁包覆共挤功能材料，包括聚烯烃与表面改性聚有机硅倍半氧烷球形微粒，按照质量百分比计，其中聚烯烃占30％～75％，表面改性聚有机硅倍半氧烷球形微粒占5％～35％。
[0006]所述表面改性聚有机硅倍半氧烷球形微粒的制备方法包括如下步骤：
[0007](1)将聚有机硅倍半氧烷球形微粒、去离子水以及催化剂加入容器进行密闭加热搅拌，使聚有机硅倍半氧烷球形微粒表面聚有机硅倍半氧烷分子链发生水解，同时聚有机硅倍半氧烷球形微粒表面部分硅氧键转化为硅羟基；然后冷却至室温；所述催化剂是叔磷配位基的钌配合物与碱性化合物的二元催化体系；
[0008](2)将全氟烃基硅氮烷溶液加入至所述容器中，室温下进行密闭搅拌，全氟烃基硅氮烷与所述硅羟基发生反应，使含氟烃基硅氧烷接枝到聚有机硅倍半氧烷颗粒表面，然后通入氮气并加热去除溶剂。
[0009]所述聚有机硅倍半氧烷球形微粒可以是未改性的聚有机硅倍半氧烷球形微粒，例如聚甲基硅倍半氧烷球形微粒等，也可以是改性后的聚有机硅倍半氧烷球形微粒，例如含乙烯基、环氧基、甲基丙烯酰氧基、氨烃基、苯基的聚有机硅倍半氧烷球形微粒。
[0010]作为优选，所述步骤(1)中，聚有机硅倍半氧烷球形微粒的平均粒径为0.1～30μm。
[0011]作为优选，所述步骤(1)中，去离子水的质量是聚有机硅倍半氧烷球形微粒质量的0.1％～5％，例如0.1％、0.5％、1％、2％、3％、4％、5％等，优选0.1％～1％。
[0012]作为优选，所述步骤(1)中，催化剂的质量是聚有机硅倍半氧烷球形微粒质量的0.01％～0.1％，例如0.01％、0.02％、0.03％、0.04％、0.05％、0.06％、0.07％、0.08％、0.09％、0.1％等，优选为0.01％～0.05％。
[0013]作为优选，所述步骤(1)中，水解反应温度为40～90℃，进一步优选为50～70℃。
[0014]作为优选，所述步骤(1)中，水解反应时间为2h～16h，进一步优选为8h～12h。
[0015]作为优选，所述步骤(1)中，搅拌速度为120～600rpm，进一步优选为240～480rpm。
[0016]所述催化剂是叔磷配位基的钌配合物与碱性化合物的混合催化剂。作为优选，所述钌配合物含有叔磷配位基团，包括但不限于三羰基双(三苯基)钌、二氯三(三苯基磷)钌、氢氯三(三苯基磷)钌、二氢四(三苯基磷)钌、乙烯三(三苯基磷)钌中的一种或几种。
[0017]作为优选，碱性化合物包括但不限于碱金属氢氧化物、氨水、脲、吡啶、烷基胺中一种或几种。
[0018]所述步骤(2)中，全氟烃基硅氮烷溶液是全氟烃基硅氮烷与溶剂混合得到的溶液，其中溶剂起稀释作用，两者之间不发生化学反应。溶剂包括但不限于六氟二甲苯。
[0019]作为优选，所述步骤(2)中，含全氟烃基硅氮烷溶液的质量百分浓度为1％～5％。
[0020]作为优选，所述步骤(2)中，全氟烃基硅氮烷的碳原子数为3～15。
[0021]作为优选，所述步骤(2)中，全氟烃基硅氮烷的质量是聚有机硅倍半氧烷球形微粒质量的0.1％～5％，例如0.1％、0.5％、1％、2％、3％、4％、5％等，进一步优选为0.5％～3％。
[0022]作为优选，所述步骤(2)中，反应时间为12h～48h，进一步优选为16h～30h。
[0023]作为优选，所述步骤(2)中，搅拌速度为120～600rpm，进一步优选为240～480rpm。
[0024]作为优选，所述步骤(2)中，当溶剂为六氟二甲苯时，加热温度为60～200℃，进一步优选为80～120℃。
[0025]所述步骤(2)中，全氟烃基硅氮烷与所述硅羟基发生反应生成小分子氨，通入氮气并加热去除溶剂的过程中，作为优选，反应副产物氨也被去除。
[0026]所述步骤(2)中，若反应后全氟烃基硅氮烷有残余，作为优选，还包括如下步骤(3)：
[0027](3)将去离子水加入所述容器进行密闭搅拌，去离子水与残余的全氟烃基硅氮烷进行反应，形成氟硅氧烷和氨，使聚有机硅倍半氧烷表面改性终止；待反应结束后，冷却至室温。
[0028]作为优选，所述步骤(3)中，反应温度为30～90℃，进一步优选为50～70℃。
[0029]作为优选，所述步骤(3)中，反应时间为2h～18h，进一步优选为8h～14h。
[0030]作为优选，所述步骤(3)中，搅拌速度为120～600rpm，进一步优选为240～480rpm。
[0031]作为优选，所述步骤(3)中加入的去离子水质量是聚有机硅倍半氧烷质量的0.2％～2％。
[0032]所述步骤(3)中，若反应结束后残余水分，作为优选，还包括如下步骤(4)：
[0033](4)将甲基二硅氮烷加入至所述容器，在室温下进行密闭搅拌，甲基二硅氮烷与体系内未反应的水进行反应，进而除去反应体系内的残余水分；待反应结束后，通入氮气并加
热去除甲基二硅氮烷。
[0034]作为优选，所述步骤(4)中，通入氮气并加热去除甲基二硅氮烷的过程中，反应副产物氨也被去除。
[0035]作为优选，所述步骤(4)中，升温加热温度为60～200℃。
[0036]作为优选，所述步骤(4)中，反应时间为12h～36h。
[0037]作为优选，所述步骤(4)中，搅拌速度为240～480rpm。
[0038]作为优选，所述步骤(4)中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种自清洁包覆共挤功能材料，其特征是：包括聚烯烃与表面改性聚有机硅倍半氧烷球形微粒，按照质量百分比计，其中聚烯烃占30％～75％，表面改性聚有机硅倍半氧烷球形微粒占5％～35％；所述表面改性聚有机硅倍半氧烷球形微粒的制备方法包括如下步骤：(1)将聚有机硅倍半氧烷球形微粒、去离子水以及催化剂加入容器进行密闭加热搅拌，使聚有机硅倍半氧烷球形微粒表面聚有机硅倍半氧烷分子链发生水解，同时聚有机硅倍半氧烷球形微粒表面部分硅氧键转化为硅羟基；然后冷却至室温；所述催化剂是叔磷配位基的钌配合物与碱性化合物的二元催化体系；(2)将全氟烃基硅氮烷溶液加入所述容器中，在室温下进行密闭搅拌，全氟烃基硅氮烷与所述硅羟基发生反应，使含氟烃基硅氧烷接枝到聚有机硅倍半氧烷颗粒表面，然后通入氮气并加热去除六氟二甲苯。2.如权利要求1所述的自清洁包覆共挤功能材料，其特征是：所述的聚烯烃包括聚乙烯、聚丙烯、乙烯
‑
丙烯共聚物、聚丁烯、聚苯乙烯、苯乙烯
‑
丁二烯共聚物、氯化聚乙烯中的一种或两种以上；作为优选，所述聚有机硅倍半氧烷球形微粒是未改性的聚有机硅倍半氧烷球形微粒，或者是改性后的聚有机硅倍半氧烷球形微粒；作为优选，未改性的聚有机硅倍半氧烷球形微粒包括聚甲基硅倍半氧烷球形微粒；作为优选，改性后的聚有机硅倍半氧烷球形微粒包括含乙烯基、环氧基、甲基丙烯酰氧基、氨烃基、苯基中的一种或者几种的聚有机硅倍半氧烷球形微粒。3.如权利要求1所述的自清洁包覆共挤功能材料，其特征是：所述叔磷配位基的钌配合物包括三羰基双(三苯基)钌、二氯三(三苯基磷)钌、氢氯三(三苯基磷)钌、二氢四(三苯基磷)钌、乙烯三(三苯基磷)钌中的一种或几种；作为优选，碱性化合物包括碱金属氢氧化物、氨水、脲、吡啶、烷基胺中一种或几种。4.如权利要求1所述的自清洁包覆共挤功能材料，其特征是：所述步骤(1)中，去离子水的质量是聚有机硅倍半氧烷球形微粒质量的0.1％～5％，优选为0.1％～1％；作为优选，所述步骤(1)中，催化剂的质量是聚有机硅倍半氧烷球形微粒质量的0.01％～0.1％，优选为0.01％～0.05％；作为优选，所述步骤(1)中，水解反应温度为40～90℃，优选为50～70℃；作为优选，所述步骤(1)中，水解反应时间为2h～16h，进一步优选为8h～12h；作为优选，所述步骤(1)中，搅拌速度为120～600rpm，进一步优选为240～480rpm；作为优选，所述步骤(1)中，所述聚有机硅倍半氧烷球形微粒的平均粒径为0.1～30μm。5.如权利要求1所述的自清洁包覆共挤功能材料，其特征是：所述步骤(2)中，含全氟烃基硅氮烷溶液的质量百分比浓度为1％～5％；作为优选，所述步骤(2)中，全氟烃基硅氮烷溶液中的溶剂是六氟二甲苯；作为优选，所述步骤(2)中，全氟烃基硅氮烷的碳原子数为3～15；作为优选，所述步骤(2)中，全氟烃基硅氮烷质量是聚有机硅倍半氧烷球形微粒质量的0.1％～5％，进一步优选为0.5％～3％；作为优选，所述步骤(2)中，反应时间为12h～48h，进一步优选为16h～30h；作为优选，所述步骤(2)中，搅拌速度为120～600rpm，进一步优选为240～480rpm；
作为优选，所述步骤(2)中，溶剂为六氟二甲苯时，加热温度为60～200℃，进一步优选为80～120℃。6.如权利要求1所述的自清洁包覆共挤功能材料，其特征是：所述步骤(2)中，若反应后全氟烃基硅氮烷有残余，还包括如下步骤(3)：(3)将去离子水加入容器进行密闭搅拌，去离子水与残余的全氟烃基硅氮烷进行反应，形成氟硅氧烷和氨，使聚有机硅倍半氧烷表面改性终止；待反应结束后，冷却至室温；作为优选，所述步骤(3)中，反应温度为30～90℃，优选为50～70℃；作为优选，所述步骤(3)中，反应时间为2h～18h，进一步优选为8h～14h；作为优选，所述步骤(3)中，搅拌速度为120～600rpm，进一步优选为240～480rpm；作为优选，所述步骤(3)中加入的去离子水质量是聚有机硅倍半氧烷质量的0.2％～2％。7.如权利要求1所述的自清洁包覆共挤功能材料，其特征是：所述步骤(3)中，若反应...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵永青，陈竹豪，黄朋科，陈竹韵，张利华，郑文革，
申请(专利权)人：中国科学院宁波材料技术与工程研究所，
类型：发明
国别省市：