[發明專利]反應性氟硅疏水疏油高分子材料的制備與應用

無效

• 申請號: 200910273072.2
• 申請日: 2009-12-04
• 公開（公告）號: CN101724126A
• 公開（公告）日: 2010-06-09
• 發明（設計）人: 張愛東;羅必新;涂海洋;宗羽
• 申請（專利權）人: 華中師范大學
• 主分類號: C08F226/02
• 分類號: C08F226/02;C08F216/14;C08F214/18;C08F230/08;C03C17/30;D21H19/20;D06M15/356;D06M101/06
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 張安國

技術領域

本發明涉及一類氟硅高分子材料的制備，以及它作為疏水疏油材料的應用。

背景技術

疏水疏油材料由于其重要的應用價值和廣闊的應用前景而倍受關注。材料疏水疏油通過固體表面的潤濕性來反映，而固體表面的潤濕性由其化學組成和微觀幾何結構共同決定。要制備疏水疏油材料主要是要制備低自由能固體表面，首先要尋找低表面自由能的物質，人們通過長期研究發現，硅氧烷和含氟材料是兩類表面能極低的材料。有機硅材料兼有無機物和有機物的性能，由于其獨特的結構具有良好的耐高低溫(-60-300℃)、耐紫外線、耐氧化降解、電絕緣性能、阻燃性和憎水憎油性等性能，使之成為制備低自由能固體表面的通常選擇。而含氟材料的表面能比硅氧烷低10mN/m左右，具備其他材料所沒有的獨特性能，如極低的表面能，優越的耐熱性、耐候性、耐化學藥品性等，因而受到廣泛重視。但隨著工業技術的不斷發展，有機氟材料逐漸暴露出耐低溫性差的缺點，有機硅材料存在耐化學介質差等缺陷。如果把氟硅有機結合，則可設計出性能優異的新型材料，不但可以保持有機氟材料耐候耐老化、耐溶劑和油等優異性能，同時還兼具耐熱性、耐寒性和具有更低的表面能性能。賦予這種氟硅材料與含羥基表界面的反應性，將能顯著提高這種疏水疏油材料對固體的粘接強度，使之可以廣泛應用于玻璃、棉纖維等固體表面的化學改性，使之具有防霧、防水、防油、自凈、潤滑等功效。

發明內容

本發明目的旨在提供一類反應性氟硅疏水疏油高分子材料及制備方法和應用

本發明在充分依據制備低自由能固體表面的原則和方法的前提下，通過一系列實驗，設計合成一系列含氟單體[N-烯丙基全氟丁基磺酰胺(AFA，單體1)，N-甲基-N-烯丙基全氟丁基磺酰胺(MAFA，單體2)，N，N-二烯丙基全氟丁基磺酰胺(DAFA，單體3)，烯丙基全氟(2-異丙基-1，3-二甲基-1-丁烯基)醚(FOA，單體4)，4-全氟(2-異丙基-1，3-二甲基-1-丁烯基)氧苯乙烯(FOSt，單體5)]，使之分別與乙烯基三甲氧基硅烷(VTMS)或乙烯基三乙氧基硅烷(VTES)通過自由基溶液聚合反應得到含全氟烷基和硅氧烷基的反應性氟硅高分子。這些對表面羥基具有反應性的氟硅高分子溶液，可以通過化學鍵吸縛于含羥基的基片(玻璃、濾紙和棉布等)表面成膜，得到具有良好疏水疏油性的玻璃、濾紙和棉布等材料。

本發明的一類反應性氟硅高分子材料，其特征在于，其高分子含有全氟烷基和反應性的硅氧烷基，該材料由不飽和的含氟單體與不飽和的含硅氧烷單體通過自由基共聚而成，其中，所述的不飽和的含氟單體為：N-烯丙基全氟丁基磺酰胺、N-甲基-N-烯丙基全氟丁基磺酰胺、N，N-二烯丙基全氟丁基磺酰胺、烯丙基全氟(2-異丙基-1，3-二甲基-1-丁烯基)醚、4-全氟(2-異丙基-1，3-二甲基-1-丁烯基)氧苯乙烯或者全氟辛基乙烯；

所述的不飽和的含硅氧烷單體為：乙烯基三甲氧基硅烷或者乙烯基三乙氧基硅烷。

本發明的反應性氟硅高分子材料的制備方法，其特征是，不飽和的含氟單體與不飽和的含硅氧烷單體以摩爾比1∶2至2∶1的比例混合，以溶劑環己烷、石油謎或汽油做溶劑，用過氧化叔丁基、過氧化苯甲酰或偶氮二已丁腈為引發劑，在氮氣保護下于80-180℃反應2天，去溶劑后純化得到。

本發明的反應性氟硅高分子材料制備膜的方法，其特征是，反應性氟硅高分子在含羥基的固體表面形成自組裝高分子薄膜，所述的含羥基的固體表面材料包括玻璃、紙張和棉布，其操作是將含羥基的固體表面材料的基片包括玻璃、紙張或棉布浸入反應性氟硅高分子材料的溶液中，室溫組裝1-2天或50℃下組裝1-2小時，取出用大量的去離子水漂洗，室溫干燥，在100℃下真空干燥0.5-4小時，即制得相應的薄膜。

本發明的反應性氟硅高分子材料的應用，通過反應性氟硅高分子材料修飾固體材料表面，使其具有良好疏水疏油特性。應用反應性氟硅高分子材料對玻璃、紙張或棉纖維材料固體表面進行化學改性，使之具有防霧、防水、防油、自凈和潤滑功效。

附圖說明

圖1a、b分別為P₂(AFA-co-VTES)組裝到濾紙上水和二碘甲烷的接觸角照片：

圖2c、d分別為P₂(AFA-co-VTES)組裝到棉布上水和二碘甲烷的接觸角照片：

具體實施方式

實施例1

N-烯丙基全氟丁基磺酰胺(AFA，單體1)的制備