[发明专利]一种含活性基团含氟界面改性剂及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种含活性基团含氟界面改性剂及其制备方法和应用，属于高分子材料领域。本发明提供一种含活性基团含氟界面改性剂，所述含氟界面改性剂的结构式如式I所示。本发明所得界面改性剂与传统的界面改性剂相比，其通过结合耐热大分子结构主链，极大地改善了其稳定性包括热稳定性、化学稳定性及相关老化稳定性；可用于制备高活性增强型氟树脂。

技术领域

本发明涉及一种含活性基团含氟界面改性剂及其制备方法和应用，属于高分子材料领域。

背景技术

含氟界面改性剂具有高表面活性、高化学稳定性、既憎水又憎油、良好的润湿渗透性和起泡稳泡性以及优良的复配性能；含氟界面改性剂的这些特性使它具有非常高的附加值、广泛的用途和市场前景。

含氟界面改性剂多以表面活性剂的形式在日常生活及生产中被广泛应用，按离子性包括以下几种类型：1)阴离子型含氟表面活性剂——包括羧酸盐型、磺酸盐型、硫酸酯盐型和磷酸酯盐型；其适用于洗涤剂、涂料颜料添加剂、乳化剂、分散剂、润湿剂、起泡剂等；2)阳离子型含氟表面活性剂——包括季铵盐型、氧化胺型；适用于洗净剂、乳化剂、润湿剂、防水防油剂、皮革纤维加工添加剂和脱模剂等；3)两性型含氟表面活性剂——包括甜菜碱型和氨基酸型；适用于灭火剂、乳化剂、分散剂、润湿剂和石油捕集剂等；4)非离子型含氟表面活性剂，以聚氧乙烯、聚氧丙烯链段聚醚型和酰胺类居多；适用于洗净剂、乳化剂、润湿剂、抗静电剂或脱模剂等。

虽然含氟界面改性剂用途广泛，但其应用及功能主要体现在日化和通用应用条件领域，而其在高分子复合材料尤其是耐高温型热塑性氟树脂复合材料领域的研究和应用极少，制造难度大；同时通常的氟树脂增强复合材料由于氟树脂本身极低的表面活性，使得其与增强填料之间的界面相容性差，在材料强度和模量上可能会得到相应提升，但往往复合材料的抗冲击性能(韧性)会急剧下降，而使得其易损、易脆断，无法满足使用条件要求。

发明内容

针对上述缺陷，本发明提供一种新型的含活性基团含氟界面改性剂，所得界面改性剂可用于制备高活性增强型氟树脂。

本发明的技术方案：

本发明要解决的第一个技术问题是提供一种含活性基团含氟界面改性剂，所述含氟界面改性剂的结构式如式I所示：

其中-Ar-＝

中的任一种；

X＝O或NH，-Y＝-OH、-NH₂或-COOH；

中的任一种。

本发明要解决的第二个技术问题是提供上述含活性基团含氟界面改性剂的制备方法，所述制备方法为：先将含甲氧基/羧基芳族二酚或含硝基芳族二胺、高含氟化合物在有机溶剂、催化剂和碱的作用下，在惰性气体保护下，于0～180℃反应0.5～6h，得高含氟高活性官能团基界面改性剂前驱体；然后将所得高含氟高活性官能团基界面改性剂前驱体通过羧基化、羟基化或氨基化处理得含活性基团含氟界面改性剂；其中，所述含甲氧基/羧基芳族二酚或含硝基芳族二胺的结构式如式Ⅱ所示：

其中，-X＝OH或NH₂，-Y＝-COOH，-OCH₃或-NO₂。

进一步，所述高含氟化合物为全氟己基磺酸、全氟己酸、全氟己基磺酰氯、全氟己酰氯、全氟辛基磺酸、全氟辛酸、全氟辛基磺酰氯或全氟辛酰氯中的任一种。

进一步，各原料质量比为：含甲氧基/羧基芳族二酚或含硝基芳族二胺20～100重量份，份，高含氟化合物20～200重量份，有机溶剂100～1000重量份，催化剂0.5～5重量份，碱20～200重量份。