[發明專利]一種可調控的疏水材料的設計與制備

無效

• 申請號: 200710049100.3
• 申請日: 2007-05-14
• 公開（公告）號: CN101070388A
• 公開（公告）日: 2007-11-14
• 發明（設計）人: 劉白玲;張保坦;陳華林;鄧小波;羅蓉
• 申請（專利權）人: 中國科學院成都有機化學有限公司
• 主分類號: C08G77/50
• 分類號: C08G77/50;C08G77/20;C14C9/00;C14C3/22;D06M15/643
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技術領域

本發明涉及一種含有一個雙鍵的有機硅預聚體的合成，以及利用它與(甲基)丙烯酸及其酯類共聚，獲得表面疏水強度可控的有機硅-丙烯酸樹脂復合材料的制備技術。

背景技術

有機硅單體及其聚合物具有低的表面張力、低玻璃化轉變溫度、良好的耐水、耐溫、耐候性等性能，這些優越性能為其在高分子材料科學中的應用奠定了基礎。然而，由于有機硅的成本較高、附著力及成膜性能較差，使它的進一步應用受到限制。丙烯酸樹脂則具有優越的耐(臭)氧性、耐油性、附著力，以及單體眾多、合成容易和價格便宜等優點，但是丙烯酸樹脂的耐溫性、防水性、表面張力以及滲透率等性能較差。將有機硅與丙烯酸酯這兩種性能差異極大，互補性強的材料進行共聚，可望獲得兼備兩種材料優勢的復合材料。

目前，關于有機硅-丙烯酸樹脂復合材料的研究，大體上分為兩類，一種是機械共混，另外一種是化學改性。機械共混雖然方法簡便容易操作，但由于兩者相容性差，混合不均，易發生有機硅的遷移，從而導致了嚴重的相分離使材料性能下降?；瘜W法則通過化學鍵的連接，將其固定在一起，能夠避免上述現象的發生。并可根據需要，進行分子結構設計，合成出特殊性能的復合材料。常采用的方法主要是接枝共聚、嵌段共聚、核殼共聚和互穿網絡等。而在這些方法中，大都是通過選用不同的硅烷偶聯劑來實現。這樣可以使兩者均勻的混合，在宏觀上表現出均一性。但是，由于有機硅鏈的兩端或中間多處被鍵合固定，限制了其運動，使其無法向表面富集，因而難以很好地體現有機硅材料的疏水性能。

本發明針對這一問題，設計合成了一種一端含有雙鍵的有機硅預聚體，然后將其固定在丙烯酸樹脂的主鏈上，形成一端可以自由運動的梳型有機硅-丙烯酸樹脂。由于有機硅表面能低，分子內及分子間的相互作用力弱，Si-O-Si鍵角大，扭轉張力較小，使得有機硅鏈段很柔軟，容易向表面遷移。因此，這種結構的樹脂在成膜的過程中很容易形成表面被有機硅層覆蓋的復合材料，使得材料具有很好的疏水性，并可根據有機硅鏈段的長短及其用量來調節復合材料表面的疏水強度等。最后，根據產業化的需求，在不降低材料性能的基礎上，進一步優化反應條件，考察有機硅預聚體的功能，并努力開拓這類材料的應用領域。

發明內容

本發明的目的是制備具有不同鏈段長度和功能的有機硅預聚體，然后將其與(甲基)丙烯酸樹脂共聚，得到表面疏水強度可以控制的有機硅-丙烯酸樹脂復合材料。并提供一種分子設計的思路和方法。

對本發明的具體描述：

本發明中有機硅-丙烯酸樹脂復合材料的組成主要為有機硅單體、丙烯酸酯類單體、乳化劑、引發劑、催化劑、交聯劑和PH調節劑等。

有機硅單體：

A1三甲基氯硅烷、二甲基二氯硅烷、甲基三氯硅烷、乙基二氯硅烷、乙基三氯硅烷、四氯硅烷、二苯基二硅烷、苯基三氯硅烷、三苯基氯硅烷、苯基甲基二氯硅烷、二甲基丁基氯硅烷、甲基庚基硅烷、八甲基環四硅氧烷等。

A2二甲基二甲氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、二苯基二甲氧基硅烷、二苯基二乙氧基硅烷、八甲基環四硅氧烷、八苯基環四硅氧烷、甲基苯基環四硅氧烷等。

B二氯硅烷、二甲基氯硅烷、甲基二氯硅烷、丙基二氯硅烷、三氯硅烷等。

C丙烯酸酯類單體：丙烯酸、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸異丁酯、丙烯酸正辛酯、丙烯酸乙基己酯丙烯酸-β-羥乙酯、丙烯酸-β-羥丙酯、丙烯酸-β-乙氧基乙酯、丙烯酸二乙基氨基乙酯、丙烯酸縮水甘油酯、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸異丁酯、甲基丙烯酸己酯、甲基丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸十八碳酯、甲基丙烯酸-β-羥乙酯、甲基丙烯酸-β-羥丙酯、甲基丙烯酸縮水甘油酯、甲基丙烯酸二乙基氨基乙酯等。

D功能單體：苯乙烯、丙烯腈、丙烯酰胺、醋酸乙烯酯、順丁二酸酐、氨基樹脂、有機硅預聚體等。

E溶劑：苯甲苯、二甲苯、甲醇、乙醇、異丙醇、正丁醇、乙二醇、乙二醇乙醚、乙二醇丁醚、丙二醇乙醚、丙二醇丁醚、甲乙酮、甲基異丁酮、醋酸乙酯、醋酸丁酯、四氯化碳等。

F乳化劑：烷基硫酸鹽、磺酸鹽、羧酸鹽、磷酸酯鹽等陰離子型乳化劑；吐溫系列、司盤系列、烷基酚聚氧乙烯醚等類非離子乳化劑。

H引發劑：過硫酸銨、過硫酸鉀、過硫酸鹽與亞硫酸鹽組成的氧化還原體系。

J催化劑：鉑、鉑碳、氯鉑酸等過渡金屬及其化合物、三氟磺酸、濃硫酸、鹽酸、氫氧化鉀、氫氧化鈉、四甲基氫氧化銨等。

K交聯劑：二乙烯基苯、丙烯酰胺、甲醛、甲基丙烯酸烯丙酯、三羥甲基丙烷三丙烯酸酯等。