一种含氟硅涂料组合物及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种含氟硅涂料组合物，所述涂料组合物包括：30

【技术实现步骤摘要】
一种含氟硅涂料组合物及其制备方法


[0001]本专利技术涉及一种含氟硅涂料组合物，其属于《战略性新兴产业重点产品和服务指导目录》包含的新材料产业中的表面功能材料，属于高分子防污新材料


技术介绍

[0002]氟化硅氧烷化合物利用硅氧烷基团的水解缩合反应能够与基材表面形成化学交联，提供粘结性，而氟化有机基团具有较低的临界表面张力，可提供防污性。然而现有的氟硅防污产品，其聚合物表面硬度低，耐磨性和耐久性较差，或者是成膜不充分，与基材之间的粘结性达不到要求，涂膜受到轻微摩擦即会脱落。
[0003]申请号为201810793497.5的专利技术专利公开了一种含氟超亲水自清洁涂料，将其提供的一种水溶性含氟嵌段共聚物添加到水性涂料中后，可使涂料具有较高的亲水自洁性，与基材粘结性好，但其只适用于水性涂料，且水性涂料涂膜的机械性能如耐磨性、抗冲击性能较差，只有拒油性、没有拒水性，应用受到限制。
[0004]申请号为201910192216.5的专利技术专利公开了一种表面防污处理剂组合物，其包含氟化聚醚硅氧烷、含氨基氟化聚醚化合物以及惰性氟油，该处理剂形成的表面处理层与水的静态接触角为114
°
，摩擦耐久性达18000次，但表面处理层与基材之间的结合力一般，防污性能也有待提高。

技术实现思路

[0005]为了解决现有技术的不足，本专利技术提出了一种拒水、拒油、抗污性、耐磨性、粘结力均优异的氟化硅氧烷防污涂料组合物。
[0006]本专利技术技术方案提出了一种含氟硅耐磨自清洁涂料组合物，所述涂料组合物包括（以重量份计）：30
‑
75份有机氟硅树脂预聚物，5
‑
10份氟硅表面活性剂以及20
‑
50份氟化溶剂。
[0007]其中有机氟硅树脂预聚物的制备工艺如下：准备好配备有搅拌器、温度计、冷凝管、恒压滴液漏斗的烧瓶，水浴加热，惰性气体保护下，在反应器中加入聚合单体、溶剂和引发剂，将混合物搅拌5
‑
10min，使单体和引发剂完全溶解，然后升温至60
‑
70℃，聚合反应5
‑
10h。反应完毕后，冷却至室温，将反应混合液移入量瓶中，蒸发去除溶剂，得到所述有机氟硅树脂预聚物。
[0008]其中聚合单体包括：15
‑
45wt.%氟化烷基丙烯酸酯，25
‑
55wt.%氟烯烃醚，20
‑
50wt.%不饱和硅氧烷化合物；氟化烷基丙烯酸酯为CH2=CHCOOCH2(CF(CF3)CF2O)
m
OCF3，m为1~4的整数，氟烯烃醚为CH2=CHCH2CF2O(CF(CF3)CF2O)
n
CF3，n为1~4的整数，不饱和硅氧烷化合物为CH2=CHCH2CH2OSi(OCH3)3；优选的，含氟单体的含量占有机氟硅预聚物重量的60wt.%至80% wt.%，更优选为72wt.%。
[0009]其中引发剂为AIBN或BPO；所述溶剂为甲苯、乙酸乙酯和甲醇的一种或多种。
[0010]经以上制备工艺得到的有机氟硅预聚物具有如下结构式：
其中，a、b、c为1~3的整数，相同或不相同；m、n为1~4的整数，相同或不相同，得到的有机氟硅树脂预聚物的数均分子量在8000
‑
50000之间。
[0011]采用的氟硅表面活性剂为全氟烷基醚类含硅表面活性剂，优选为INTECHEM
‑
18，氟化溶剂选自氢氟烃和/或氢氟烃醚，氢氟烃选自CF3CFHCFHCF2CF3、CF3CF2CH2CH2F、C5F
11
H中的一种或多种，氢氟烃醚选自(CF3)2CFOCH3、CH3O(CF2)4OCH3、C5F
11
OC2H5中的一种或多种。
[0012]本专利技术还提供了一种含氟硅耐磨自清洁涂料组合物的制备方法，包括以下步骤：按配比称量有机氟硅树脂预聚物、氟硅表面活性剂和氟化溶剂，在反应釜中充分搅拌均匀，即得所述含氟硅耐磨自清洁涂料组合物。优选的，搅拌速率为500
‑
800rpm，搅拌时间为20
‑
60分钟。
[0013]有益效果有机氟硅预聚物的聚合单体氟化烷基丙烯酸酯CH2=CHCOOCH2(CF(CF3)CF2O)
m
OCF3、氟烯烃醚CH2=CHCH2CF2O(CF(CF3)CF2O)
n
CF3提供长链氟烷基结构，含氟基团中侧链氟烷基的链长、含量、堆积状态以及主链组成对防油防水性能起到决定性作用。
[0014]有机氟具有较强的吸电子性，削弱了静电影响，使得涂层不易积污、减缓积污或所积浮污易被自然风雨清洗干净。该结构使得涂层具有极低的表面自由能，赋予了基材良好的拒水、拒油性，以及极好的耐候性、耐老化性、耐溶剂性、耐化学腐蚀性等性能，且随着氟单体含量的增加，氟烷基链越长，氟烷基链由于分子间作用（范德华力、疏水作用）其末端会在基材表面定向规则排列，氟硅树脂预聚物的防水、防油和抗污性能就越好，但当氟单体含量达到阀值后，再增加氟单体的含量，涂层的防水、防油和抗污性能的提升程度则较低，且氟烷基链过长会引发氟硅树脂预聚物之间产生空间位阻效应，不利于氟烷基链的定向排列（末端的取向），反而会降低涂层的防水、防油和抗污性能。经过研究，综合考虑确定m、n处于1~4之间，优选含氟单体的含量占有机氟硅预聚物重量的60wt.%至80% wt.%时，更优选为75 wt.%，以及有机氟硅树脂预聚物的数均分子量在8000
‑
50000之间时，有机氟硅预聚物能达到最佳的拒水、拒油和抗污性能。
[0015]含氟丙烯酸酯虽性能优异，但其价格昂贵，大量使用势必影响共聚物的应用范围。有机硅价格相对较低，不饱和硅氧烷单体CH2=CHCH2CH2OSi(OCH3)3具有较低的表面能，提供的有机硅单体具有突出的拒水效果，有机硅单体的引入还可降低含氟单体的用量，不饱和硅氧烷单体还可作为自交联剂，共聚引入含氟丙烯酸酯主链结构中，获得的含氟硅共聚物涂料组合物作用在基材表面时，与基材之间通过硅氧共价键连接，最外层是含氟基团，在基材表面形成了氟原子或原子团新表面层，借新表面层的氟原子或原子团的化学力使油、水不能润湿它，由此进一步提高涂膜的拒水性能和附着力。
[0016]本专利技术采用的氟硅表面活性剂为全氟烷基醚类含硅表面活性剂，其具有优异的界
面润湿、铺展和分散性能，优选采用具有超低表面张力的INTECHEM
‑
18，其可分解为偶联性基团和氟链的憎水憎油基团，该表面活性剂与有机氟硅预聚物协同作用，一方面可提高树脂预聚物与基材表面之间的粘结作用，另一方面也可进一步提升涂膜的防水防油效果，而且其在低用量时也可达到很好的效果。
[0017]与其它有机溶剂相比，氢氟烃/氢氟烃醚的表面张力和粘度较低，对基材的性质要求较弱，即使基材表面形状复杂，也能够获得连续、均匀、无气孔的涂层，氢氟烃/本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种含氟硅涂料组合物，其特征在于，所述涂料组合物包括（以重量份计）：（1）30
‑
75份有机氟硅树脂预聚物，所述有机氟硅预聚物具有如下结构式：其中，a、b、c为1~3的整数，相同或不相同；m、n为1~4的整数，相同或不相同；所述有机氟硅树脂预聚物的数均分子量在8000
‑
50000之间；（2）15
‑
35份氟硅表面活性剂；（3）20
‑
50份氟化溶剂。2.根据权利要求1所述的含氟硅涂料组合物，其特征在于，所述有机氟硅树脂预聚物的制备工艺如下：准备好配备有搅拌器、温度计、冷凝管、恒压滴液漏斗的烧瓶，水浴加热，惰性气体保护下，在反应器中加入聚合单体、溶剂和引发剂，将混合体系搅拌5
‑
10min，使单体和引发剂完全溶解，然后升温至60
‑
70℃，聚合反应5
‑
10h；反应完毕后，冷却至室温，将反应混合液移入量瓶中，蒸发去除溶剂，得到所述有机氟硅树脂预聚物。3.根据权利要求2所述的含氟硅涂料组合物，其特征在于，所述聚合单体包括：15
‑
45wt.%氟化烷基丙烯酸酯，25
‑
55wt.%氟烯烃醚，20
‑
50wt.%不饱和硅氧烷化合物；优选的，含氟单体的含量占有机氟硅树脂预聚物重量的60wt.%至80%wt.%，更优选为72wt.%。4.根据权利要求2
‑
3任一项所述的含氟硅涂料组合物，其特征在于，所述引发剂为AIBN或BPO；所述溶剂为甲苯、乙酸乙...

【专利技术属性】
技术研发人员：郝云霞，
申请(专利权)人：郝云霞，
类型：发明
国别省市：