[发明专利]一种防污耐磨透明氟硅高分子材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有疏水、疏油、防污、耐磨等性能的透明氟硅高分子材料及其制备方法，属于功能高分子材料领域。

背景技术

近些年，我国新型高分子功能材料的研发与产业化发展迅速，国家产业政策鼓励新型高分子功能材料产业向高技术产品方向发展，氟硅高分子材料产业的发展与其它相关产业特别是基础化工产业和基础设施产业密切相关，氟硅产业的快速发展必将有力的促进基础化工产业和基础设施产业的良好迅速发展。

近年来，制备具有疏水疏油防污耐磨氟硅高分子材料已经成为高分子材料科学的一个重要方向，可以用于高级汽车、飞机等的挡风玻璃，也可用于太阳能电池、热水器等的外壳，还可以用于建筑材料、太阳镜、触摸屏等防污处理；通过疏水疏油性能的提高还可以达到其他功能，如表面不易粘附水、油且耐磨、耐腐蚀等性能。目前，应用在兵器表面、飞机和汽车零件表面的疏水疏油处理膜层，就达到了提高零部件耐磨耐腐蚀性能和疏水疏油性能的目的。

使用疏水疏油高分子材料，不仅能大大方便人们的日常生活，而且创造较大的经济效益。由于触摸屏本身贴合当今简洁的设计趋势，平滑的操作界面使产品外观更加优雅且易于清理，日益成为各种家电、电子产品界面的新宠。但是，触摸屏特殊的工作原理，对于触摸屏的保护研究，从它诞生之日起就没有停止过；由于小型化电子零部件向高密度集成化方面发展，极微量的水分或油都会影响产品的可靠性，因此这些产品非常需要防水、防油和防腐蚀的微涂层材料。

在本发明作出之前，公开号为CN101139434A的中国发明专利“具有低表面能的含氟聚酯及其制备方法”公开了一种氟含量低而耐污性好的聚酯材料，将二元酸或其衍生物二元酸酯与二元醇以及占加料总量质量分数0.05％-10％的氟烷基醇在真空下熔融缩合聚合制得；公开号为CN101003946A的中国发明专利“氟硅改性聚氨酯防水防油处理剂极其制备方法”公开了一种氟硅改性聚氨酯整理剂乳液，用于织物的防水、防油整理；公开号为CN101177485A的中国发明专利“含双平行主链结构低表面能氟硅氧烷低聚物及其合成方法”公开了一种分子级复合、分别以碳碳链和硅氧网络结构为并行双主链结构的低表面能氟硅氧烷低聚物材料。

目前，氟硅材料的生产已遍布全国各地，但国内生产的氟硅类产品的耐摩擦性比较低，经过一定程度的磨损，防水防油性能严重下降；在长时间的户外使用过程中，许多疏水性涂层对水的接触角会随户外使用时间的延长而减小，疏水性降低。这主要是由于空气中的灰尘、有机污染物等在固体表面吸附聚集引起的；现有的防污氟硅高分子材料大多采用间接法生产，因中间产物多，合成路线复杂，产品不易提纯，且用途单一，企业装置是封闭链条，故存在较为突出的污染和设备腐蚀问题，成本也相对较高，产品性能低。在市场发展水平迅速提高、环保政策日益收紧的情况下，现有的防污氟硅高分子材料已经不能适应氟硅高分子材料的发展。

发明内容

鉴于现有产品与制备技术存在的上述缺陷，本发明的目的在于提供一种防污耐磨透明氟硅高分子材料及其制备方法。本发明的防污及耐磨氟硅高分子材料能够通过喷涂、滚涂、擦试等方式涂膜在玻璃、金属、塑料等基材表面，经常温或加温固化，在基材表面形成一层透明薄膜，可达到有效防水、防油、抗污与耐磨的效果。

为了实现本发明的目的，发明人通过大量试验研究，最终获得了如下技术方案：

一种防污耐磨透明氟硅高分子材料，含有多氟烷基和硅氧烷基，且具有如下化学结构：

其中m，n均大于1，R为H或CH₃；Rf为C_1～12烷基中的氢原子被氟原子部分或全部取代的多氟烷基。

所述的一种防污耐磨透明氟硅高分子材料的制备方法，包括往高压反应釜中加入不饱和含氟单体、不饱和硅氧烷单体、反应溶剂、引发剂、助剂和杀菌剂，在氮气保护下，加热升温，控制反应釜压力，调整搅拌，恒温搅拌反应8-16小时，然后快速冷却至室温。

优选地，所述的不饱和含氟单体选自1-碘全氟辛烷、全氟辛基乙烯、烯丙基全氟醚和烯丙基全氟丁基磺酰胺中的一种或几种。

优选地，所述的不饱和硅氧烷单体选自乙烯基三异丙氧基硅烷、乙烯基三叔丁氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、甲基乙烯基环硅氧烷和乙烯基三乙氧基硅烷中的一种或几种。

优选地，所述的反应溶剂选自甲醇、乙醇、丙醇、汽油和石油醚中的一种或几种。

优选地，所述的引发剂选自过硫酸铵、过硫酸钾、过硫酸钠、偶氮二异丁腈和过氧化二苯甲酰中的一种或几种。