【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及有机硅材料，具体涉及一种紫外光固化的有机硅疏水涂层及其制备方法和应用。
技术介绍
1、传统的有机硅材料大多通过热固化方式制备得到，存在固化过程能耗高、时间长、操作繁琐等问题。随着人们环保意识的增强和各国日益严苛的环保法规的实施，具备低能耗、快速固化和环境友好等优点的紫外光固化技术受到学术界和产业界的广泛关注。
2、得益于分子中si-o键具有的高键能、长的键长及较大的si-o-si键角等特点，由si-o-si键组成的有机硅聚合物材料具有优异的耐高低温、耐候性、耐冷热冲击及低表面能等优点。聚硅氧烷可吸收近紫外区光波的能量而不易出现黄变或降解，因此uv固化的聚硅氧烷透明材料得到了广泛的应用，例如可用作防污材料、疏水材料、防腐材料等。
3、按固化机理进行分类，可将uv固化的有机材料体系分为阳离子固化和自由基固化两大类。基于阳离子uv固化机理的有机硅聚合物分子中通常含有不饱和c＝c双键的苯乙烯基或环氧官能团，uv阳离子光引发剂在紫外光照射的能量作用下产生超强质子酸或路易斯酸，形成了较强的酸性活性中心；上述苯乙烯基或环氧官能团在这些酸性活性中心作用下交联固化，得到紫外光固化的有机硅材料。采用阳离子uv固化机理得到的有机硅材料体积收缩小，固化后聚合物与基材的附着力强。阳离子uv固化过程受体系或环境中潮气影响较大，醇类和胺类物质也会抑制有机硅聚合物的阳离子uv固化过程；此外，另一方面，适合阳离子uv固化的特征官能团和聚合物种类较少，导致这类紫外光固化材料价格昂贵。
4、适合采用自由基uv固化机理
5、有机硅聚合物分子中丙烯酰氧基官能团所处的位置及其含量决定了自由基uv固化得到的有机硅材料的性能。丙烯酰氧基官能团通常位于不同聚合度或不同分子量的线性有机硅聚合物分子的两端，随着聚合物分子量或聚合度增大，有机硅聚合物分子中的丙烯酰氧基官能团含量降低，导致uv固化后形成的聚合物材料交联密度降低，机械性能差。
6、为了提高uv固化有机硅材料的交联密度，文献(x q li,f q bian,j w hu,et.al.one-step synthesis of novel multifunctional silicone acrylateprepolymers for use in uv-curable coatings.prog.org.coat.,163,(2022),106601.)公开了以季戊四醇四丙烯酸酯(petta)为原料，通过c＝c双键与si-h键之间的硅氢加成反应可在有机硅聚合物两端引入多个丙烯酰氧基官能团，由此可提高uv固化有机硅材料的透明性、耐油污、耐高温性能。但由于季戊四醇四丙烯酸酯(petta)分子中含有的4个丙烯酰氧基均可与si-h键进行硅氢加成，导致硅氢加成产物结构不确定，存在多个副产物；将上述硅氢加成产物加入到uv自由基固化的有机硅聚合物中，导致uv固化产物批次不稳定，性能差异较大。
7、从分子结构上看，丙烯酰氧基官能团为亲水性基团。虽然有机硅聚合物材料具有优异的憎水迁移性能和低表面能，但在有机硅聚合物分子两端引入亲水性的丙烯酰氧基官能团后，降低了丙烯酰氧基官能化有机硅聚合物材料的疏水性能。若采用这种双端丙烯酰氧基官能团封端的聚硅氧烷作为有机硅预聚物材料与由季戊四醇四丙烯酸酯(petta)制得的交联密度改性剂进行复配，再将复配产物进行uv自由基固化，由于得到的uv固化薄膜中含有未能完全参与交联反应的丙烯酰氧基官能团，导致uv固化薄膜呈现亲水性，即uv固化薄膜的表面水接触角低于90°，从而难以实现预期的抗污性能。
技术实现思路
1、本专利技术针对采用双端丙烯酰氧基官能团封端的聚二甲基硅氧烷或双端丙烯酰氧乙基氧丙基官能团封端的聚二甲基硅氧烷为原料制得的uv固化有机硅材料呈现亲水性，交联密度弱的问题，提供一种紫外光固化的有机硅疏水涂层，该涂层采用单端丙烯酰氧乙基氧丙基官能团封端的聚二甲基硅氧烷与双端含多个丙烯酰氧基官能团的线性聚二甲基硅氧烷共聚交联，既能实现材料的疏水，又具有适宜的交联密度。
2、为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：
3、一种紫外光固化的有机硅疏水涂层，包括原料组分：组分c1、组分c2和组分c3；
4、组分c1为结构如式i所示的单端丙烯酰氧乙基氧丙基官能团封端的聚二甲基硅氧烷，其用量为100重量份；
5、
6、组分c2为化学结构式如式ii所示的双端含有多个丙烯酰氧基官能团的线性聚二甲基硅氧烷，其质量为组分c1质量的5～50％；
7、
8、组分c3为光引发剂，其质量为组分c1和组分c2质量总和的0.1-5％；
9、其中n和m表示聚合度，n取值3～50的自然数、m取值30～100的自然数。
10、本专利技术中采用单端丙烯酰氧乙基氧丙基官能团封端的聚二甲基硅氧烷和双端含多个羟基丙烯酰氧基官能团的线性聚二甲基硅氧烷复合固化，一方面利用丙烯酰氧乙基氧丙基官能团封端的聚二甲基硅氧烷分子中的一侧的丙烯酰氧乙基氧丙基官能团参与uv自由基固化反应，另一侧惰性的三甲基官能团保持有机硅材料的疏水性能，得到uv固化后表面水接触角大于90°，从而获得疏水性的有机硅涂层；另一方面通过双端含多个丙烯酰氧基官能团的线性聚二甲基硅氧提高产物的交联密度，得到表面呈疏水性且具有适宜交联密度的uv固化薄膜材料。
11、单端丙烯酰氧乙基氧丙基官能团封端的聚二甲基硅氧烷仅有一侧可进行交联作用，其反应活性随着分子量的增大减弱，优选的，所述组分c1的分子量为370～2500g/mol；
12、所述组分c2的分子量为2900～8500g/mol。
13、所述有机硅疏水涂层制备过程包括步骤：将组分c1、组分c2和组分c3混合后真空去除气体，惰性气体保护下紫外光固化得到。
14、优选地，紫外光固化时紫外光光源功率为50～200mw，电功率为1～5kw，固化时间为5～200s。
15、真空去除气体主要是脱除混合物中残留的氧气、空气等，避免对材料形貌和性能产生影响。
16、所述组分c3为2-羟基-2-甲基-1-苯基-丙酮(cas rn：7473-98-5)、1-羟基环己基苯基甲酮(cas本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种紫外光固化的有机硅疏水涂层，其特征在于，包括原料组分：组分C1、组分C2和组分C3；
2.根据权利要求1所述的紫外光固化的有机硅疏水涂层，其特征在于，所述组分C1的分子量为370～2500g/mol；所述组分C2的分子量为2900～8500g/mol。
3.根据权利要求1所述的紫外光固化的有机硅疏水涂层，其特征在于，所述有机硅疏水涂层制备过程包括步骤：将组分C1、组分C2和组分C3混合后真空去除气体，惰性气体保护下紫外光固化得到。
4.根据权利要求1所述的紫外光固化的有机硅疏水涂层，其特征在于，所述组分C3为2-羟基-2-甲基-1-苯基-丙酮、1-羟基环己基苯基甲酮、2-甲基-2-(4-吗啉基)-1-[4-(甲硫基)苯基]-1-丙酮、2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦、2,4,6-三甲基苯甲酰基苯基膦酸乙酯、2-二甲氨基-2-苄基-1-[4-(4-吗啉基)苯基]-1-丁酮、2-羟基-2-甲基-1-[4-(2-羟基乙氧基)苯基]-1-丙酮、苯甲酰甲酸甲酯中一种或多种的混合物。
5.根据权利要求1或4所述的紫外光固化的有机
6.根据权利要求1所述的紫外光固化的有机硅疏水涂层，其特征在于，所述组分C1的制备包括步骤：
7.根据权利要求6所述的紫外光固化的有机硅疏水涂层，其特征在于，步骤1-1具体包括：将卡斯特催化剂和烯丙基羟乙基醚活化后，向其中滴加α-三甲基硅基-ω-二甲基硅氧基封端的聚二甲基硅氧烷进行硅氢加成反应，反应结束后加入有机胺使催化剂失活，将反应混合物精馏纯化得到中间体A；
8.根据权利要求7所述的紫外光固化的有机硅疏水涂层，其特征在于，步骤1-1中，所述烯丙基羟乙基醚与α-三甲基硅基-ω-二甲基硅氧基封端的聚二甲基硅氧烷的摩尔比为1.0～2.5:1；
9.根据权利要求1-8任一项所述的紫外光固化的有机硅疏水涂层的制备方法，其特征在于，包括步骤：将组分C1、组分C2和组分C3混合后真空去除气体，惰性气体保护下紫外光固化得到；
10.根据权利要求1-8任一项所述的紫外光固化的有机硅疏水涂层在制备防污材料、疏水材料或防腐材料中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种紫外光固化的有机硅疏水涂层，其特征在于，包括原料组分：组分c1、组分c2和组分c3；
2.根据权利要求1所述的紫外光固化的有机硅疏水涂层，其特征在于，所述组分c1的分子量为370～2500g/mol；所述组分c2的分子量为2900～8500g/mol。
3.根据权利要求1所述的紫外光固化的有机硅疏水涂层，其特征在于，所述有机硅疏水涂层制备过程包括步骤：将组分c1、组分c2和组分c3混合后真空去除气体，惰性气体保护下紫外光固化得到。
4.根据权利要求1所述的紫外光固化的有机硅疏水涂层，其特征在于，所述组分c3为2-羟基-2-甲基-1-苯基-丙酮、1-羟基环己基苯基甲酮、2-甲基-2-(4-吗啉基)-1-[4-(甲硫基)苯基]-1-丙酮、2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦、2,4,6-三甲基苯甲酰基苯基膦酸乙酯、2-二甲氨基-2-苄基-1-[4-(4-吗啉基)苯基]-1-丁酮、2-羟基-2-甲基-1-[4-(2-羟基乙氧基)苯基]-1-丙酮、苯甲酰甲酸甲酯中一种或多种的混合物。
5.根据权利要求1或4所述的紫外光固化的有机硅疏水涂层，其特征在于，所述组分c3为2-羟基...
【专利技术属性】
技术研发人员：程旭阳，陈锋兵，薛常洪，杜丹，石鹏春，石春荣，
申请(专利权)人：浙江赢科新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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