含氟聚硅氧烷防污涂料助劑制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種含氟聚硅氧烷防污涂料助劑制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著人類社會的發(fā)展，人們對室外涂料的抗污性能提出了越來越高的要求，已經(jīng) 成為衡量涂料質(zhì)量的一個重要指標。所謂的抗污性能就是指涂料表層不宜為污染物粘附或 者即使粘附在涂料表層也粘附不牢靠。涂料的抗污性能不僅與涂料所具有的性能有關(guān)，如 涂料的平整性、表面的親疏水性、表面能以及致密性；而且與涂料所處的環(huán)境有關(guān)，如溫度、 濕度以及所處環(huán)境的污染物有關(guān)。隨著城市環(huán)境污染的加劇，城市空氣中充滿了不同成分 的污染物，對涂料表層的抗污性能也提出了更高的要求。
[0003] 現(xiàn)在提高涂料抗污性能主要有兩個方面的工作，首先可以阻止環(huán)境中的污染物 附著在涂料的表面；其次如果污染物附著在涂料的表層，阻止其形成穩(wěn)定的附著，容易去 除。如果涂層表面具有很低表面能，比環(huán)境中的污染物的表面能還低，這樣污染物就很難穩(wěn) 定的附著在涂料的表層，甚至不會粘附在涂料的表層，從而可以達到一個抗污的效果。專 利CN104277619A利用在丙烯酸樹脂涂料中加入聚偏氟乙烯樹脂制備一種疏水的自潔涂 料，該涂料的抗污和防滲漏性好，可保證建筑物外墻表面能夠長久的保持清潔表面。專利 CN102977699A利用氟碳樹脂、耐候丙烯酸樹脂以及納米粒子制備了一種自潔涂料，該方法 制備的涂料表層具有低表面能和微納米結(jié)構(gòu)，具有很好的抗污效果。
[0004] 基于低表面能疏水的抗污涂料，如果采用有機氟樹脂如聚四氟乙烯作為低表面能 介質(zhì)，雖然具有很好的抗污性能，如我們常用的不粘鍋，但是由于其不溶和不熔，所以涂裝 工藝較為復(fù)雜，不適合用于室外大面積涂刷用的抗污涂料。而為了顧全含氟樹脂在普通溶 劑中的溶解性，一般氟樹脂的含氟量在25%以下，當加有各種填料固化成膜后，其涂層整體 氟含量變低了；也就是說在涂料中特別是在表層，氟含量其實遠遠低于25%，由于絕大部 分是沒有低表面性質(zhì)的成分，因而造成涂層表面的抗沾污性能不理想。
[0005] 本發(fā)明有針對性的解決了該問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是現(xiàn)有技術(shù)中抗污效果較差的問題，提供一種新的含 氟聚硅氧烷防污涂料助劑制備方法。該方法用于含氟聚硅氧烷防污涂料助劑制備中，具有 抗污效果較好的優(yōu)點。
[0007] 為解決上述問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：一種含氟聚硅氧烷防污涂料助劑 制備方法，將含氟硅氧烷、有機硅烷、水以及溶劑在催化劑作用下進行反應(yīng)，反應(yīng)后經(jīng)減壓 蒸餾、過濾后得到含氟聚硅氧烷防污涂料助劑；
[0008] 其中，所述含氟硅氧烷結(jié)構(gòu)通式如（1)所示：
[0009]
[0010] 式（1)中，R1為任何碳數(shù)為1-20的有機基團；R2為任何碳數(shù)為1-20的有機基團， 該基團的氫原子可以部分被氧原子取代；Rf為任何碳數(shù)為1-20的有機基團，該基團的氫原 子可以部分或全部被氟原子取代；
[0011] 所述有機硅氧烷其結(jié)構(gòu)通式如（2)所示：
[0012]
[0013] 式⑵中，&為相同或者不同的任何碳數(shù)為1-10的有機基團；1?2為相同或者不同 的任何碳數(shù)為1-15的有機基團，其中該基團的氫原子可以部分被氧原子取代。
[0014] 上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，所述式（1)中，R1為任何碳數(shù)為1-5的有機基團，1? 2為 任何碳數(shù)為1-5的有機基團，Rf為任何碳數(shù)為1-15的有機基團。
[0015] 上述技術(shù)方案中，更優(yōu)選地，所述式（1)中，R1為任何碳數(shù)為1-2的有機基團，1? 2為 任何碳數(shù)為1-3的有機基團。
[0016] 上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，所述式（2)中，&為相同或者不同的任何碳數(shù)為1-5的 有機基團；馬為相同或者不同的任何碳數(shù)為1-5的有機基團。
[0017] 上述技術(shù)方案中，更優(yōu)選地，所述式（2)中，&為相同或者不同的任何碳數(shù)為1-2 的有機基團。
[0018] 上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，所述含氟硅氧烷與有機硅烷的摩爾比為0.01-2 :1，水 與有機硅烷的摩爾比為〇. 8-3 :1。
[0019] 上述技術(shù)方案中，更優(yōu)選地，所述含氟硅氧烷與有機硅烷的摩爾比為0. 1-0. 5 :1， 水與有機硅烷的摩爾比為0. 9-2 :1。
[0020] 上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，所述催化劑選自鹽酸、對甲苯磺酸、硫酸、三氟苯磺酸、 氫氧化鈉、氫氧化鉀、乙醇胺、三乙胺，催化劑的用量為200-5000ppm;所述溶劑選自甲醇、 乙醇；溶劑與水的摩爾比為4-1. 5 :1。
[0021] 上述技術(shù)方案中，更優(yōu)選地，所述催化劑選自鹽酸、對甲苯磺酸、氫氧化鈉，催化劑 的用量為500-2000ppm。
[0022] 上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，所述反應(yīng)條件為：前期反應(yīng)溫度為60-KKTC，后期減壓 蒸餾的反應(yīng)溫度為80-120°C ;所述小分子為碳數(shù)為1-5的醇。
[0023] 本發(fā)明的目的在于提供一種不附著和堆積環(huán)境中污染物防污涂料用的助劑，所要 解決的技術(shù)問題在于提供含氟聚硅氧烷防污涂料助劑的制備方法，由于該助劑主要由氟硅 組成，具有非常低的表面能，在涂料固化過程中能夠富集到涂料的表面，因此添加很少量該 助劑就可以制備具有低表面能涂料表層，從而達到不吸附環(huán)境中的污染物，優(yōu)異的抗污性 能，所述該含氟聚硅氧烷防污涂料助劑可以用于聚酯以及丙烯酸酯等涂料，適應(yīng)于室外涂 料的防污抗垢，取得了較好的技術(shù)效果。
[0024] 下面通過實施例對本發(fā)明作進一步的闡述，但不僅限于本實施例。
【具體實施方式】
[0025] 【實施例1】
[0026] 在裝有攪拌器、回流器、滴液漏斗和溫度計的2升四口燒瓶中加入甲基三甲氧基 硅烷500g，六氟丙基三甲氧基硅烷120g和甲醇200g，充分攪拌加熱到40度。然后往上述 溶液中滴加70g水、200g甲醇和催化劑鹽酸0. 8g的混合溶液，滴加時間為4小時。滴加完 畢后升溫到80°C回流反應(yīng)3小時，然后一邊減壓脫去揮發(fā)組分一邊升溫到100°C，最后過濾 得到產(chǎn)物，產(chǎn)物的重量為450g，命名為GY-I。
[0027] 【實施例2】
[0028] 在裝有攪拌器、回流器、滴液漏斗和溫度計的2升四口燒瓶中加入甲基三甲氧基 硅烷500g，六氟丙基三甲氧基硅烷150g和甲醇200g，充分攪拌加熱到40°C。然后往上述溶 液中滴加60g水、200g甲醇和催化劑對甲苯磺酸Ig的混合溶液，滴加時間為4小時。滴加 完畢后升溫到70°C回流反應(yīng)3小時，然后一邊減壓脫去揮發(fā)組分一邊升溫到80°C，最后過 濾得到產(chǎn)物，產(chǎn)物的重量為480g，命名為GY-2。
[0029] 【實施例3】
[0030] 在裝有攪拌器、回流器、滴液漏斗和溫度計的2升四口燒瓶中加入甲基三乙氧基 硅烷500g，六氟烷基甲基三甲氧基硅烷120g和甲醇200g，充分攪拌加熱到40°C。然后往上 述溶液中滴加70g水，200g甲醇和催化劑鹽酸0. 8g的混合溶液，滴加時間為4小時。滴加 完畢后升溫到ll〇°C回流反應(yīng)3小時，然后一邊減壓脫去揮發(fā)組分一邊升溫到KKTC，最后 過濾得到產(chǎn)物，產(chǎn)物的重量為450g，命名為GY-3。
[0031] 【實施例4】
[0032] 在裝有攪拌器、回流器、滴液漏斗和溫度計的2升四口燒瓶中加入甲基三乙氧基 硅烷500g，十三氟辛基三甲氧基硅烷150g和甲醇200g，充分攪拌加熱到40°C。然后往上述 溶液中滴加70g水、200g甲醇和催化劑三氟苯磺酸0. 6g的混合溶液，滴加時間為4小時。 滴加完畢后升溫到80°C回流反應(yīng)3小時，然后一邊減壓脫去揮發(fā)組分一邊升溫到120°C，最 后過濾得到產(chǎn)物，產(chǎn)物的重量為455g，命名為GY-4。
[0033] 【實施例5】
[0034] 在裝有攪拌器、回流器、滴液漏斗和溫度計的2升四口燒瓶中加入甲基三甲氧基 硅烷500g，十三氟烷基乙基三甲氧基硅烷180g和甲醇200g，充分攪拌加熱到40°C。然后往 上述溶液中滴加70g水、200g甲醇和催化劑氫氧化鈉0. 5g的混合溶液，滴加完畢后升溫到 80°C回流反應(yīng)3小時，然后一邊減壓脫去揮發(fā)組分一邊升溫到KKTC，最后過濾得到產(chǎn)物， 產(chǎn)物的重量為420g，命名為GY-5。
[0035] 【實施例6】
[0036] 在裝有攪拌器、回流器、滴液漏斗和溫度計的2升四口燒瓶中加入甲基乙基二甲 氧基硅烷500g，十氟烷基甲三乙氧基硅烷160g和甲醇200g，充分攪拌加熱到40°C。然后往 上述溶液中滴加70g水、200g甲醇和催化劑氫氧化鉀0. 5g的混合溶液，滴加時間為4小時。 滴加完畢后升溫到80°C回流反應(yīng)3小時，然后一邊減壓脫去揮發(fā)組分一邊升溫到100°C，最 后過濾得到產(chǎn)物，產(chǎn)物的重量為435g，命名為GY-6。
[0037] 【實施例7】
[0038] 在裝有攪拌器、回流器、滴液漏斗和溫度計的2升四口燒瓶中加入甲基三甲氧基 硅烷500g，八氟烷基三甲氧基硅烷120g和甲醇200g，充分攪拌加熱到40°C。然后往上述溶 液中滴加70g水、200g甲醇和催化劑鹽酸0. 8g的混合溶液，滴加時間為4小時。滴加完畢 后升溫到80°C回流反應(yīng)3小時，然后一邊減壓脫去揮發(fā)組分一邊升溫到100°C，最后過濾得 到產(chǎn)物，產(chǎn)物的重量為440g，命名為GY-7。
[0039] 【實施例8】
[0040] 在裝有攪拌器、回流器、滴液漏斗和溫度計的2升四口燒瓶中加入甲基三甲氧基 硅烷500g，六氟丙基三甲氧基硅烷120g和甲醇200g，充分攪拌加熱到40°C。然后往上述溶 液中滴加70g水、200g甲醇和催化劑對甲苯磺酸0. 8g的混合溶液，滴加時間為4小時。滴 加完畢后升溫到60°C回流反應(yīng)3小時，然后一邊減壓脫去揮發(fā)組分一邊升溫到90°C，最后 過濾得到產(chǎn)物，產(chǎn)物的重量為450g，命名為GY-8。
[0041] 【實施例9】
[0042] 在裝有攪拌器、回流器、滴液漏斗和溫度計的2升四口燒瓶中加入甲基三甲氧基 硅烷500g，五氟丙基三乙氧基硅烷100g和甲醇200g，充分攪拌加熱到40°C。然后往上述溶 液中滴加70g水、200g甲醇和催化劑鹽酸0. 8g的混合溶液，滴加時間為4小時。滴加完畢 后升溫到80°C回流反應(yīng)3小時，然后一邊減壓脫去揮發(fā)組分一邊升溫到100°C，最后過濾得 到產(chǎn)物，產(chǎn)物的重量為410g，命名為GY-9。
[0043] 【實施例10】
[0044] 在裝有攪拌器、回流器、滴液漏斗和溫度計的2升四口燒瓶中加入甲基三甲氧基 硅烷500g，十二氟烷基丙基三甲氧基硅烷220g和甲醇200g，充分攪拌加熱到40°C。然后往 上述溶液中滴加70g水、200g甲醇和催化劑鹽酸0. 8g的混合溶液，滴加時間為4小時。滴 加完畢后升溫到80°C回流反應(yīng)3小時，然后一邊減壓脫去揮發(fā)組分一邊升溫到100°C，最后 過濾得到產(chǎn)物，產(chǎn)物的重量為462g，命名為GY-10。
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