一种水性硅氟聚合物及其制备方法和该聚合物的水分散物技术

本发明专利技术涉及一种水性硅氟聚合物及其制备方法，其特征是按质量份数计，由甲基含氢硅油１００份，烯丙醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚１～５００份，丙烯酸氟化烷基酯０．１～５００份和含端反应性双键有机硅烷偶联剂０～８０份混合后，在催化剂存在下加聚反应合成得到。本发明专利技术还涉及这种水性硅氟聚合物的水分散物，其特征是按质量份数计，由水１００份和上述反应制备的水性硅氟聚合物１～８０份通过反应得到。本发明专利技术水性硅氟聚合物的水分散物具有稳定性好，表面活性高等性能，有望在织物、纸张、皮革整理剂，涂料，脱模剂及润滑剂等方面获得广泛应用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种硅氟聚合物，具体来说是涉及一种新的水性硅氟聚合物，另外还涉及该聚合物的制备方法，进一步涉及该聚合物的水分散物。
技术介绍
有机硅聚合物是指含硅有机化合物在一定条件下聚合而成的高分子化合物，其主要优点是具有优越的耐高低温性(-60～310℃)、耐候性、疏水性、脱模性以及高温下优越的物理机械性能、自熄性等，但是它也存在附着性、耐磨性、耐油、耐溶剂性较差等不足之处。有机氟聚合物则是指含氟有机化合物在一定条件下聚合而成的高分子化合物。它具有优异的耐候性、耐久性、耐化学品性和防腐蚀、耐磨性、绝缘性、非粘附性及耐污染性等，它存在的缺点主要是耐低温性及去污性较差。硅氟聚合物结合了有机硅聚合物和有机氟聚合物的优点，优势互补，使其在织物、纸张、皮革整理剂，涂料，脱模剂及润滑剂等方面都有应用前景，因而成为聚合物材料领域的一个新热点，然而目前国内外合成的水性硅氟聚合物一般都是以含反应性双键有机氟单体、有机硅单体和丙烯酸及其酯为原料，在有机溶剂介质中通过自由基溶液聚合而成，然后将溶解的硅氟聚合物在乳化剂的作用下制备其水分散物，或者直接通过自由基乳液聚合制备水分散体、物。由于反应中使用了大量的有机溶剂，会对环境造成一定的影响。
技术实现思路
本专利技术的目的在于开发出一种新的水性硅氟聚合物，另一目的是开发出一种使用较少有机溶剂的水性硅氟聚合物的制备方法，又一目的是开发出这种聚合物的性能良好的水分散物。本专利技术以甲基含氢硅油、烯丙醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚、丙烯酸氟化烷基酯、含端反应性双键有机硅烷偶联剂为原料，在催化剂氯铂酸/异丙醇溶液的作用下进行加聚反应合成水性硅氟聚合物，所得的水性硅氟聚合物常温下在水中高速剪切乳化，得到相应浓度的水分散物，该水分散物稳定性好，表面活性高，从而实现了本专利技术的目的。本专利技术的一种水性硅氟聚合物，其特征是按质量份数计，由甲基含氢硅油100份，烯丙醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚1～500份，丙烯酸氟化烷基酯0.1～500份和含端反应性双键有机硅烷偶联剂0～80份反应得到。所述的甲基含氢硅油可以从市场上购买，其含氢量是质量分数0.1～1.6％。所述的烯丙醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚可以为市场上任一厂家产品，所述的烯丙醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚的用量最好是20～100份。所述的丙烯酸氟化烷基酯可以是一种或一种以上的结构以式(1)表示的化合物的混合物，所述的式(1)是 式(1)其中R′＝H、F或-CH3，Rf表示碳原子数为1～12的烷基中的氢原子被氟原子部分置换或全部置换的多氟烷基，所述的丙烯酸氟化烷基酯的用量最好是10～100份。所述的含端反应性双键有机硅烷偶联剂的结构可以用式(2)表示CH2＝CR1-(COOCH2CH2CH2)i-Si(OR2)3式(2)式中R1可以是H或-CH3，R2可以是-CH3或-C2H5或-C2H4CH3或-OC(CH3)3或-COCH3，i＝0或1，所述的含端反应性双键有机硅烷偶联剂的用量最好是5～60份。本专利技术的水性硅氟聚合物的制备方法，其特征是由以下步骤组成按质量份数计，将甲基含氢硅油100份，烯丙醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚1～500份，丙烯酸氟化烷基酯0.1～500份和含端反应性双键有机硅烷偶联剂0～80份混合，在80～100℃加催化剂的条件下加聚反应得到产物。所述的甲基含氢硅油可以从市场上购买，其含氢量是质量分数0.1％～1.6％；所述的烯丙醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚可以使用市场上任一厂家的产品，所述的烯丙醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚的用量最好是20～100份；所述的丙烯酸氟化烷基酯可以是一种或一种以上的结构以式(1)表示的化合物的混合物，式(1)中R′和Rf含义同上述，用量最好是10～100份，所述的含端反应性双键有机硅烷偶联剂的结构以式(2)表示，式中R1、R2和i含义同上述，用量最好是5～60份；所述的催化剂可以是氯铂酸/异丙醇溶液，其中氯铂酸用量为反应物各组分质量之和的0.0005％～0.05％，优选0.001％～0.01％，氯铂酸在催化剂溶液中的质量分数为0.5％，催化剂最好采用滴加的方法加入，滴加时间最好是40min。所述的加聚反应时间最好是3h。本专利技术聚合物的水分散物，其特征是按质量份数计，由水100份和上述反应制备的水性硅氟聚合物1～80份通过反应得到。所述的水性硅氟聚合物的用量最好是20～50份。本专利技术的水分散物，其特征是在常温下，将水性硅氟聚合物在水中高速剪切乳化，得到产物。根据制备水性硅氟聚合物的反应原料的比例的不同，得到的水分散物可分为水乳液、半透明液或透明溶液乳液，并且都具有稳定性好，表面活性高等性能，有望在织物、纸张、皮革整理剂，涂料，脱模剂及润滑剂等方面获得广泛应用。具体实施例方式以下的实施例是对本专利技术的进一步说明，但本专利技术不限于下述实施例。以下实施例中的烯丙醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚从扬州晨化科技集团有限公司购买，型号是F-6型聚醚。实施例1将100g的甲基含氢硅油(含氢量为0.1％)，1.0g烯丙醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚，0.1g丙烯酸三氟乙酯(结构见式(1)，其中R′＝H，Rf＝-CF3)和2.0g乙烯基三甲氧基硅烷(CH2＝CHSi(OCH3)3)加入到带有高速搅拌器，温度计，冷凝管及滴液漏斗的四口烧瓶中，控制温度在80℃，在搅拌下滴加2.06g氯铂酸/异丙醇溶液(氯铂酸质量分数为0.5％)，40min滴加完毕，反应3h后得外观为无色透明粘稠液的水性硅氟聚合物。在高速剪切乳化机中加入上述反应得到的水性硅氟聚合物100g和400g蒸馏水(聚合物质量分数为20％)，高速剪切乳化，得到带蓝色荧光的半透明乳液。此水分散物粘度为4.7mPa·S，表面张力为25.02N/m。实施例2将100g的甲基含氢硅油(含氢量为0.118％)，10g烯丙醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚，1.0gα-氟化丙烯酸三氟乙酯(结构见式(1)，其中R′＝F，Rf＝-CF3)和2.0g乙烯基三乙氧基硅烷(CH2＝CHSi(OC2H5)3)加入到带有高速搅拌器，温度计，冷凝管及滴液漏斗的四口烧瓶中，控制温度在85℃，在搅拌下滴加2.26g氯铂酸/异丙醇溶液(氯铂酸质量分数为0.5％)，40min滴加完毕，反应3h后，得到外观为无色透明粘稠液的水性硅氟聚合物；在高速剪切乳化机中加入上述反应得到的水性硅氟聚合物100g和400g蒸馏水(聚合物质量分数为20％)，高速剪切乳化，得到带蓝色荧光的半透明乳液。此水分散物粘度为5.0mPa·S，表面张力为24.92N/m。实施例3将100g的甲基含氢硅油(含氢量为0.175％，50g烯丙醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚，5.0gα-甲基丙烯酸六氟丁酯(结构见式(1)，其中R′＝-CH3，Rf＝-CH(CF3)2)和5.0gα-甲基乙烯基三甲氧基硅烷(CH2＝C(CH3)Si(OCH3)3)加入到带有高速搅拌器，温度计，冷凝管及滴液漏斗的四口烧瓶中，控制温度在88℃，在搅拌下滴加3.20g氯铂酸/异丙醇溶液(氯铂酸质量分数为0.5％)，40min滴加完毕，反应3h后得到外观为无色粘稠液的水性硅氟聚合物；在高速剪切乳化机中加入上述反应得到的水性硅氟聚合物100g和400g蒸馏水(聚合物质量分数为20％)，高速剪切乳化，得到带蓝色荧光的半透明乳液。此水分散物粘度为5.5mPa·S，表面张力为24.本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水性硅氟聚合物，其特征是按质量份数计，由甲基含氢硅油１００份，烯丙醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚１～５００份，丙烯酸氟化烷基酯０．１～５００份和含端反应性双键有机硅烷偶联剂０～８０份反应得到。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘伟区，班文彬，
申请(专利权)人：中国科学院广州化学研究所，
类型：发明
国别省市：81[中国|广州]