專利名稱：有機(jī)硅專用不沾樹脂的制備工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種有機(jī)硅樹脂的制備工藝，特別是一種用來替代特氟隆樹脂的有機(jī)硅專用不沾樹脂的制備工藝。
背景技術(shù)：
電熨斗、壁爐、煤氣灶、灶柜、烤箱、炒鍋、電煲等的內(nèi)外涂層和各種需要防水防沾的高溫器件的涂層，長期以來一直使用特氟隆樹脂，它是聚四氟乙烯樹脂或四氟乙烯與全氟丙烯的共聚物(F46)，它們在400℃或更低一些的溫度下分解，產(chǎn)生劇毒的分解產(chǎn)物。現(xiàn)在有報(bào)道稱是全氟辛酸的毒性，這也是一個(gè)方面。全氟辛酸(全氟辛酸銨)是特氟隆樹脂制備中的聚合過程中使用的分散劑，這當(dāng)然也是特氟隆樹脂有毒的一個(gè)因素。
特氟隆樹脂涂層的施工方法也比較特殊，一般要燒結(jié)成型。即先用“生料涂層，表干后，在高溫下，分解溫度之前進(jìn)行燒結(jié)成型，如F4(聚四氟乙烯)要在390℃下燒結(jié)，能量消耗較高。
制備方法示意如下發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種有機(jī)硅專用不沾樹脂的制備工藝，用本發(fā)明制備的有機(jī)硅專用不沾樹脂，高溫下穩(wěn)定、不分解、無毒性，用來替代特氟隆樹脂，可廣泛應(yīng)用于電熨斗、壁爐、煤氣灶、灶柜、烤箱、炒鍋、電煲等的內(nèi)外涂層和各種需要防水防沾的高溫器件涂層。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種有機(jī)硅專用不沾樹脂的制備工藝，它包含以下步驟a.水解反應(yīng)，將烷基氯硅烷和芳基氯硅烷的單體混合物滴加入水和苯類溶劑混合而成的混合溶劑中進(jìn)行水解反應(yīng)，烷基氯硅烷和芳基氯硅烷的單體混合物的配比是R/S=1.0～1.3，水解反應(yīng)溫度為低于25℃，水解反應(yīng)時(shí)間為4～6小時(shí)；b.特性調(diào)聚反應(yīng)，將水解產(chǎn)物在催化劑作用下與功能有機(jī)硅單體或低聚物進(jìn)行特性調(diào)聚反應(yīng)，功能有機(jī)硅單體或低聚物為用具有反應(yīng)活性的功能單體與含氫的有機(jī)硅活性單體或活性低聚物進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，形成的具有功能基團(tuán)的有機(jī)硅單體或低聚物。其功能主要表現(xiàn)在與金屬的附著功能，色澤功能，耐磨耐劃痕功能等等。這些功能有機(jī)硅單體或低聚物在調(diào)聚中起特殊作用，功能有機(jī)硅單體或低聚物具有環(huán)氧基、酯基、酰胺基或活潑羥基的基團(tuán)，特性調(diào)聚反應(yīng)溫度為120～140℃，特性調(diào)聚反應(yīng)時(shí)間為1～2小時(shí)，催化劑為小原子金屬或過渡金屬的鹽；c.縮聚反應(yīng)粘度調(diào)節(jié)，反應(yīng)時(shí)間為3～4小時(shí)，形成具有一定交聯(lián)度，具有一定可繼續(xù)交聯(lián)的官能團(tuán)的預(yù)聚物——有機(jī)硅專用不沾樹脂。本發(fā)明對(duì)有機(jī)官能團(tuán)與硅的比例進(jìn)行控制，使產(chǎn)品的彈性、硬度性能指標(biāo)正好適用于不沾涂層的使用要求，反應(yīng)溫度進(jìn)行控制，采用低溫水解、高溫調(diào)聚，使產(chǎn)品化學(xué)性能穩(wěn)定；對(duì)反應(yīng)時(shí)間進(jìn)行控制，使水解和調(diào)聚反應(yīng)充分，化學(xué)反應(yīng)完全。
為防止含酸廢水直接排放對(duì)環(huán)境造成污染，上述的a步驟中，水解反應(yīng)結(jié)束后，還進(jìn)行含酸廢水處理，含酸廢水處理采用活性污泥法處理。
為提高溶劑利用率，降低成本，上述的a步驟中，水解反應(yīng)結(jié)束后，還對(duì)苯類溶劑進(jìn)行回收，苯類溶劑回收采用精餾回收工藝。
苯類溶劑用來保護(hù)反應(yīng)官能團(tuán)，添加足夠的量可以使反應(yīng)的深度和激烈程度得到控制，從而保證分子設(shè)計(jì)按預(yù)期目標(biāo)進(jìn)行，得到品質(zhì)優(yōu)異的有機(jī)硅樹脂，所述的烷基氯硅烷和芳基氯硅烷的單體混合物與水的重量比為1∶4～6，混合溶劑中苯類溶劑與水的重量比為1∶1.5～2。
作為優(yōu)選，所述的水解反應(yīng)溫度為15～20℃。
作為優(yōu)選，所述的烷基氯硅烷為甲基三氯硅烷和二甲基二氯硅烷，所述的芳基氯硅烷為苯基氯硅烷和二苯基氯硅烷。二甲基二氯硅烷作為構(gòu)成有機(jī)硅聚合物鏈的線性成分，甲基三氯硅烷是涂層不沾而且形成交聯(lián)梯形聚合物的主要因素，苯基三氯硅烷和二苯基氯硅烷是提高聚合物耐高溫性能、硬度和固化性能的重要因素。
作為優(yōu)選，所述的功能有機(jī)硅單體或低聚物為環(huán)氧硅烷偶聯(lián)劑和酯基硅烷偶聯(lián)劑的混合物。用環(huán)氧硅烷偶聯(lián)劑和酯基硅烷偶聯(lián)劑的混合物與水解產(chǎn)物進(jìn)行調(diào)聚反應(yīng)，調(diào)聚后強(qiáng)化了材料有關(guān)性能指標(biāo)，這些性能指標(biāo)包括與金屬的附著功能、色澤、耐磨耐劃痕性能等。
作為優(yōu)選，所述的催化劑為乙酸鈷、氯化鋅或硫酸鈷。
本發(fā)明的有益效果是，本發(fā)明的有機(jī)硅專用不沾樹脂的制備工藝，原料完全無毒性，工藝簡單、合理、環(huán)保，用本發(fā)明制備的有機(jī)硅專用不沾樹脂的主要理化性能如下a.不沾性對(duì)水、油、蛋白質(zhì)和其它材料不沾粘；b.耐高溫400℃；
c.耐磨性甲乙酮濕擦300次以上不脫膜；d.高硬度冷硬度達(dá)5H；e.200℃高溫下保持硬度2H以上；f.光澤60°以上。
它在高溫下穩(wěn)定、不分解、無毒，可替代特氟隆樹脂，廣泛應(yīng)用于電熨斗、壁爐、煤氣灶、灶柜、烤箱、炒鍋、電煲等的內(nèi)外涂層和各種需要防水防沾的高溫器件的涂層，還可應(yīng)用到其它領(lǐng)域，諸如地質(zhì)采油、鉆探和軍事工業(yè)上；用本發(fā)明制備的有機(jī)硅專用不沾樹脂加添加劑配料進(jìn)行不沾涂層施工時(shí)，烘烤溫度只需160～180℃，即可獲得附著力好、硬度高的梯型結(jié)構(gòu)的有機(jī)硅共聚物涂層，較特氟隆樹脂低得多。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1原料要求甲基三氯硅烷，純度＞99％；二甲基二氯硅烷，純度≥99.9％；苯基三氯硅烷，純度＞99％，保證絕對(duì)不含氯苯基硅烷，不含有多氯聯(lián)苯等雜質(zhì)，用高純度氣相色譜定量檢測。
原料重量份配比甲基三氯硅烷 80份二甲基二氯硅烷10份苯基三氯硅烷 80份環(huán)氧硅烷偶聯(lián)劑5份酯基硅烷偶聯(lián)劑5份水680份甲苯 400份有機(jī)硅專用不沾樹脂的制備工藝，它包含以下步驟a.將甲基三氯硅烷、二甲基二氯硅烷、苯基三氯硅烷按上述比例混合后滴加入水和甲苯混合而成的混合溶劑中進(jìn)行水解反應(yīng)，水解反應(yīng)溫度為20℃，水解反應(yīng)時(shí)間為4～6小時(shí)；b.特性調(diào)聚反應(yīng)，將水解產(chǎn)物在催化劑乙酸鈷作用下與環(huán)氧硅烷偶聯(lián)劑和酯基硅烷偶聯(lián)劑進(jìn)行特性調(diào)聚反應(yīng)，反應(yīng)溫度為120～140℃，特性調(diào)聚反應(yīng)時(shí)間為1～2小時(shí)；c.縮聚反應(yīng)粘度調(diào)節(jié)，反應(yīng)時(shí)間為3～4小時(shí)，形成具有一定交聯(lián)度，具有一定可繼續(xù)交聯(lián)的官能團(tuán)的預(yù)聚物——有機(jī)硅專用不沾樹脂。它各項(xiàng)性能基本符合要求，較硬，不沾性較好、耐溫性稍差，略脆。
實(shí)施例2原料要求甲基三氯硅烷，純度＞99％；二甲基二氯硅烷，純度≥99.9％；苯基三氯硅烷，純度＞99％，保證絕對(duì)不含氯苯基硅烷，不含有多氯聯(lián)苯等雜質(zhì)，用高純度氣相色譜定量檢測；二苯基二氯硅烷，純度＞99％，保證絕對(duì)不含氯苯基硅烷，不含有多氯聯(lián)苯等雜質(zhì)，用高純度氣相色譜定量檢測。
原料重量份配比甲基三氯硅烷 80份二甲基二氯硅烷5份苯基三氯硅烷 50份二苯基二氯硅烷20份環(huán)氧硅烷偶聯(lián)劑3份酯基硅烷偶聯(lián)劑3份水960份甲苯 600份有機(jī)硅專用不沾樹脂的制備工藝，它包含以下步驟a.將甲基三氯硅烷、二甲基二氯硅烷、苯基三氯硅烷和二苯基二氯硅烷按上述比例混合后滴加入水和甲苯混合而成的混合溶劑中進(jìn)行水解反應(yīng)，水解反應(yīng)溫度為18℃，水解反應(yīng)時(shí)間為4～6小時(shí)；b.特性調(diào)聚反應(yīng)，將水解產(chǎn)物在催化劑氯化鋅作用下與環(huán)氧硅烷偶聯(lián)劑和酯基硅烷偶聯(lián)劑進(jìn)行特性調(diào)聚反應(yīng)，反應(yīng)溫度為120～140℃，特性調(diào)聚反應(yīng)時(shí)間為1～2小時(shí)；c.縮聚反應(yīng)粘度調(diào)節(jié)，反應(yīng)時(shí)間為3～4小時(shí)，形成具有一定交聯(lián)度，具有一定可繼續(xù)交聯(lián)的官能團(tuán)的預(yù)聚物——有機(jī)硅專用不沾樹脂。它各項(xiàng)性能較好，稍缺少光澤，耐溫性略低。
實(shí)施例3原料要求甲基三氯硅烷，純度＞99％；二甲基二氯硅烷，純度≥99.9％；苯基三氯硅烷，純度＞99％，保證絕對(duì)不含氯苯基硅烷，不含有多氯聯(lián)苯等雜質(zhì)，用高純度氣相色譜定量檢測；二苯基二氯硅烷，純度＞99％，保證絕對(duì)不含氯苯基硅烷，不含有多氯聯(lián)苯等雜質(zhì)，用高純度氣相色譜定量檢測。
原料重量份配比甲基三氯硅烷50份二甲基二氯硅烷5份苯基三氯硅烷 70份二苯基二氯硅烷50份環(huán)氧硅烷偶聯(lián)劑2份酯基硅烷偶聯(lián)劑2份水1050份甲苯 600份有機(jī)硅專用不沾樹脂的制備工藝，它包含以下步驟a.將甲基三氯硅烷、二甲基二氯硅烷、苯基三氯硅烷和二苯基二氯硅烷按上述比例混合后滴加入水和甲苯混合而成的混合溶劑中進(jìn)行水解反應(yīng)，水解反應(yīng)溫度為16℃，水解反應(yīng)時(shí)間為4～6小時(shí)；b.特性調(diào)聚反應(yīng)，將水解產(chǎn)物在催化劑硫酸鈷作用下與環(huán)氧硅烷偶聯(lián)劑和酯基硅烷偶聯(lián)劑進(jìn)行特性調(diào)聚反應(yīng)，反應(yīng)溫度為120～140℃，特性調(diào)聚反應(yīng)時(shí)間為1～2小時(shí)；c.縮聚反應(yīng)粘度調(diào)節(jié)，反應(yīng)時(shí)間為3～4小時(shí)，形成具有一定交聯(lián)度，具有一定可繼續(xù)交聯(lián)的官能團(tuán)的預(yù)聚物——有機(jī)硅專用不沾樹脂。它各項(xiàng)性能較好，粘接性好，加工性能好，不太硬。
權(quán)利要求
1.一種有機(jī)硅專用不沾樹脂的制備工藝，其特征在于它包含以下步驟a.水解反應(yīng)，將烷基氯硅烷和芳基氯硅烷的單體混合物滴加入水和苯類溶劑混合而成的混合溶劑中進(jìn)行水解反應(yīng)，烷基氯硅烷和芳基氯硅烷的單體混合物的配比是R/S＝1.0～1.3，水解反應(yīng)溫度為低于25℃，水解反應(yīng)時(shí)間為4～6小時(shí)；b.特性調(diào)聚反應(yīng)，將水解產(chǎn)物在催化劑作用下與功能有機(jī)硅單體或低聚物進(jìn)行特性調(diào)聚反應(yīng)，功能有機(jī)硅單體或低聚物為具有環(huán)氧基、酯基、酰胺基或活潑羥基的基團(tuán)的有機(jī)硅單體或低聚物，反應(yīng)溫度為120～140℃，特性調(diào)聚反應(yīng)時(shí)間為1～2小時(shí)，催化劑為小原子金屬或過渡金屬的鹽；c.縮聚反應(yīng)粘度調(diào)節(jié)得成品，反應(yīng)時(shí)間為3～4小時(shí)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機(jī)硅專用不沾樹脂的制備工藝，其特征在于所述的a步驟中，水解反應(yīng)結(jié)束后，還進(jìn)行含酸廢水處理，含酸廢水處理采用活性污泥法處理。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機(jī)硅專用不沾樹脂的制備工藝，其特征在于所述的a步驟中，水解反應(yīng)結(jié)束后，還對(duì)苯類溶劑進(jìn)行回收，苯類溶劑回收采用精餾回收工藝。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機(jī)硅專用不沾樹脂的制備工藝，其特征在于所述的烷基氯硅烷和芳基氯硅烷的單體混合物與水的重量比為1∶4～6，混合溶劑中苯類溶劑與水的重量比為1∶1.5～2。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機(jī)硅專用不沾樹脂的制備工藝，其特征在于所述的水解反應(yīng)溫度為15～20℃。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機(jī)硅專用不沾樹脂的制備工藝，其特征在于所述的烷基氯硅烷為甲基三氯硅烷和二甲基二氯硅烷，所述的芳基氯硅烷為苯基氯硅烷和二苯基氯硅烷。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機(jī)硅專用不沾樹脂的制備工藝，其特征在于所述的功能有機(jī)硅單體或低聚物為環(huán)氧硅烷偶聯(lián)劑和酯基硅烷偶聯(lián)劑的混合物。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機(jī)硅專用不沾樹脂的制備工藝，其特征在于所述的催化劑為乙酸鈷、氯化鋅或硫酸鈷。
全文摘要
本發(fā)明涉及有機(jī)硅樹脂的制備工藝，特別是用來替代特氟隆樹脂的有機(jī)硅專用不沾樹脂的制備工藝，將烷基氯硅烷和芳基氯硅烷的單體混合物水解反應(yīng)后在催化劑作用下與具有環(huán)氧基、酯基、酰胺基或活潑羥基的基團(tuán)的功能有機(jī)硅單體或低聚物進(jìn)行特性調(diào)聚反應(yīng)，再進(jìn)行縮聚反應(yīng)粘度調(diào)節(jié)得成品。本發(fā)明原料完全無毒性，工藝簡單、合理、環(huán)保，本發(fā)明制備的有機(jī)硅專用不沾樹脂高溫下穩(wěn)定、不分解、無毒；較低的烘烤溫度，即可獲得附著力好、硬度高的梯型結(jié)構(gòu)的有機(jī)硅共聚物涂層，可替代特氟隆樹脂，廣泛應(yīng)用于電熨斗、壁爐、煤氣灶、灶柜、烤箱、炒鍋、電煲等的內(nèi)外涂層和各種需要防水防沾的高溫器件的涂層，還可應(yīng)用于地質(zhì)采油、鉆探和軍事工業(yè)等領(lǐng)域。
文檔編號(hào)C09D183/04GK101070384SQ20071002448
公開日2007年11月14日 申請(qǐng)日期2007年6月20日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月20日
發(fā)明者胡孟進(jìn), 王亞維 申請(qǐng)人:胡孟進(jìn)