[發明專利]一種硅氧烷預聚液及其制造方法

在審

• 申請號: 201610305869.6
• 申請日: 2016-05-10
• 公開（公告）號: CN107353366A
• 公開（公告）日: 2017-11-17
• 發明（設計）人: 劉富;林海波
• 申請（專利權）人: 中國科學院寧波材料技術與工程研究所
• 主分類號: C08F220/28
• 分類號: C08F220/28;C08F230/08;C08F226/10;C08F220/06;C08F220/34;C08F220/60;C08J9/42;C08J3/24;C08J7/16;D06M15/356;C09D139/06;C09D143/04;C08L75/04
• 代理公司: 北京中政聯科專利代理事務所(普通合伙)11489
• 代理人: 郭曉華

技術領域

本發明涉及表面改性材料合成領域，尤其涉及一種用于表面交聯改性的硅氧烷預聚液及其制備方法。

背景技術

近年來，有機硅材料尤其是硅氧烷類在材料表面改性中得到了廣泛的應用。由于硅氧烷帶有1個功能基團和1～3個烷氧基基團，烷氧基具有易水解性，因而可使硅氧烷在材料表面自縮合形成硅烷膜。得到的硅烷膜往往很薄(一般小于1微米)，從而在賦予材料表面功能性(功能基團)的同時最大程度的減少對材料原有表面形貌結構的改變。然而，現有的硅氧烷產品，一般都是硅氧烷單體，如乙烯基三乙氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、(3-巰基丙基)三甲氧基硅烷、γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷等，性能比較單一，且縮合后形成的表面膜層對材料表面功能化提高不多。有人將硅氧烷與有機物復合制備復合涂層，然而，一方面有機物作為涂層物質在多孔材料表面形成一層新的聚合物層，其作為功能層與多孔材料表面在常態下的結合力往往比較差，另一方面，這種將硅烷直接摻入有機物或接枝在有機物上得到的涂層體系中，因硅烷分子較小，化學活性較高，在使用過程中可能出現溶出而喪失表面功能。

發明內容

有鑒于此，本發明提供一種可解決現有的至少一個技術問題的硅氧烷預聚液及其制備方法。

本發明提供一種硅氧烷預聚液，所述硅氧烷預聚液由預聚體和惰性有機溶劑組成，所述預聚體為多烷氧基硅烷與功能性單體進行聚合得到的共聚物，所述多烷氧基硅烷為乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、甲基乙烯基二乙氧基硅烷、甲基丙烯酰氧基丙基三甲基硅烷中的至少一種，所述功能性單體為甲基丙烯酸羥乙酯、甲基丙烯酸羥丙酯、甲基丙烯酸二甲氨乙酯、丙烯酸、N-(3-二甲氨基丙基)甲基丙烯酰胺、聚乙二醇甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酰胺、N-乙烯基吡咯烷酮中的至少一種。

優選的，所述惰性有機溶劑為乙醇、磷酸三乙酯、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、二甲基亞砜、N-甲基吡咯烷酮、磷酸三甲酯的至少一種。

優選的，所述預聚體與所述惰性有機溶劑的比例為(2g～50g):100mL。

優選的，所述預聚體與所述惰性有機溶劑的比例為(5g～30g):100mL。

優選的，所述多烷氧基硅烷與功能性單體的質量比例為2:1～1:3。

本發明提供上述硅氧烷預聚液的制備方法，其包括以下步驟：

(1)將多烷氧基硅烷、功能性單體和引發劑加入惰性有機溶劑中，得到一混合物；以及

(2)將該混合物加熱并在惰性氣氛下進行聚合反應，得到所述硅 氧烷預聚液。

優選的，所述引發劑為有機過氧化物類引發劑和/或偶氮類引發劑。

優選的，所述有機過氧化物類引發劑為過氧化二苯甲酰、二烷基過氧化物中的至少一種，所述偶氮類引發劑為偶氮二異丁氰、偶氮二異庚氰、偶氮二異丁酸二甲酯、偶氮異丁氰基甲酰胺中的至少一種。

優選的，所述步驟(1)中所述多烷氧基硅烷、功能性單體、引發劑與惰性有機溶劑的比例為：(1g～25g):(1g～25g):(0.05g～0.5g):100mL。

優選的，所述步驟(2)中所述聚合反應的反應溫度為50攝氏度～100攝氏度，反應時間為2小時～48小時。

與現有技術相比較，本發明的優點如下：通過引入功能性單體，將功能性單體與多烷氧基硅烷進行聚合得到預聚體。可通過功能性單體自由組合，得到單一功能強化或者多功能復合的預聚體。通過萃取硅氧烷預聚液中的預聚體，并經凝膠滲透色譜儀測試，結果表明該預聚體的分子量分布較窄，因而該含有所述預聚體的硅氧烷預聚液的材料加工性能較好，當其應用于材料表面改性時可賦予材料表面各種不同的功能。并且，由于以功能性單體的形式實現與多烷氧基硅烷的聚合，該預聚體可在多孔材料表面形成硅烷膜，結合掃描電子顯微鏡、X射線光電子能譜及紅外光譜等表征分析，所形成的硅烷膜厚度很薄(≤100納米)，利用該硅氧烷預聚液進行表面改性，對材料表面的形貌影響甚微。另外，所述硅氧烷預聚液的溶液澄清，無乳化、沉淀、 渾濁等不良現象，可長期保存而不變質。在應用時所述硅氧烷預聚液經稀釋后，可用于各類材料的表面修飾及各類多孔材料的表面交聯改性，能有效實現材料表面的親水化、抗污染及抗菌等功能。

所述硅氧烷預聚液的制備方法具有條件比較溫和、工藝簡單的優點，適用于規模化生產。

附圖說明

圖1為實施例2所得硅氧烷預聚液中預聚體的紅外光譜圖(其中，曲線a對應于N-乙烯基吡咯烷酮單體，曲線b對應于所述的預聚體)。

圖2為實施例3所得硅氧烷預聚液的凝膠滲透色譜譜圖。