[发明专利]一种氨基氟硅树脂及其组合物的制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种氨基氟硅树脂及其组合物的制备方法与应用，采用三氟丙基甲基环三硅氧烷(D3F),1H,1H,2H,2H‑全氟烷基(C7‑C12)三甲氧基(或乙氧基)硅烷，二甲基二乙氧基硅烷，二苯基二甲氧基硅烷，KH‑550(γ‑氨丙基三甲氧基硅烷),KH‑602(N‑氨乙基‑γ‑氨丙基甲基二甲氧基硅烷)，正硅酸乙酯等有机硅单体的组合通过水解聚合和提纯，制备出一种新型高折射率高透明度的氨基氟硅树脂。该树脂与环氧树脂、纳米二氧化硅、纳米绝缘炭黑等组合物所构成的产品具备超疏水、高透明、耐刮磨等优异特性，可应用于电路板防护涂层、LED显示屏镀膜涂层、手机玻璃面板涂层、耐高温透明涂层、阻燃涂层等领域。

技术领域

本发明涉及有机硅新材料领域，具体涉及一种氨基氟硅树脂及其组合物的制备方法与应用。

背景技术

液滴在超疏水表面难以停留的特性被称为“荷叶效应”。超疏水涂层具有防水、防冰、防雾、自清洁等功能，在航空航天、交通运输、通讯设备、电子电气和日常生活等方面有着广阔的应用前景。物体表面的润湿性是由表面化学成分的组成和微观几何结构共同决定，目前科学界统一的认识是，低表面能材料结合表面微纳结构能够获得超疏水性能。超疏水涂层目前主要是通过化学合成低表面能的含氟物质，进而通过工艺设计使在所需表面形成具有一定微粗糙结构来实现目的，常用的制备方法包括水热法、溶胶凝胶法、刻蚀法等。(详见：王霞，王辉，侯丽等.超疏水防腐蚀涂层的研究进展[J],材料工程,2020,48(6):73-81；王永红,杨倩倩,刘辰等.非金属超疏水纳米涂层技术的研究进展[J],材料导报.2020,34(z1):66-71；佟威,熊党生.仿生超疏水表面的发展及其应用研究进展[J],无机材料学报,2019,34(11):1133-1144；吴莉莉,刘勇,张玉红等.耐久性超疏水材料的研究进展[J].粘接,2018,39(5):59-62.)；

超疏水涂层用于光电子产品方面需要解决如下几个核心的技术问题：1.涂层和基体之间需要粘附牢固；2.涂层的透光率要高,通常要求在85％以上；3.提高材料的耐刮磨能力和维持性能的寿命。有机硅氟硅材料具有很低的表面能，同时具有耐热性、耐寒性、耐高电压性、耐气候老化等优异性能，同时又具有耐溶剂、防水耐油、耐酸碱性等性能。但是由于有机硅材料存在着在结合力和机械强度差、透水透气率大等缺陷，极大地限制了其应用范围。(叶希望,郭建华,曾幸荣.氟硅橡胶的研究进展[J].弹性体,2017,27(1):60-66；王利伟，李辉，李爱平.氟硅树脂的制备及其性能研究[J].2019,49(3):38-41；苏锦华,伍川,瞿志荣等.含氟有机硅材料的制备及性能研究[J].2019,25(1):7-11.)环氧树脂具有优良的结合力、机械强度和电气绝缘性能，被广泛的应用于涂料、胶粘剂、电子封装材料等领域，但由于其交联网络结构的特点，固化后质脆、耐冲击和应力开裂的能力较差，耐高温黄边和耐候性也比较差，增加了很多材料应用方面的风险。(详见专利文献CN201910880714.9，CN201911374079.3，CN201910795156.6,CN201710782936.8；陈晓靖.电子封装用环氧树脂专利技术进展[J].2017,(1):179-180；母继荣.环氧树脂在半导体器件中的应用及发展[J].化工进展.2001,20(5):28-31.)可见，有机氟硅材料和环氧树脂在性能方面有着很强的互补优势，环氧树脂中引入有机氟硅链段，既可以充分降低材料的表面能，增强其韧性、耐热、耐水性、耐湿热性等，又可以充分利用环氧树脂的高粘接性、高结构强度和气密性，使得制备超疏水、高透明和耐刮磨涂层变得可能。然而，有机氟硅材料与环氧树脂的相容性很差，绝大部分有机氟硅聚合物和环氧树脂是完全不相容的，简单的共混与共聚无法实现光电子产品对超疏水材料的要求。(详见李海洋，赵雪，余斌等.氟硅树脂改性环氧树脂的合成及其性能研究[J].化工技术与开发.2013,(7):6-9；吴佳伟，姜爱叶，武建华等.端羟基氟硅油改性环氧树脂的制备和性能研究[J].中国胶粘剂,2017,26(12):34-37；管东波，蔡中义，方程等.含氟有机硅改性环氧树脂复合材料的制备与性能[J].2015,31(12)：120-125.)因此，解决有机氟硅材料和环氧树脂的相容性问题和表面微结构化，是制备高性能超疏水涂层的关键技术所在。