CN102250280A - 一种单组份全氟烷基乙基丙烯酸酯改性丙烯酸树脂及其制备方法和应用 - Google Patents

一种单组份全氟烷基乙基丙烯酸酯改性丙烯酸树脂及其制备方法和应用 Download PDF

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本发明涉及一种单组份全氟烷基乙基丙烯酸酯改性丙烯酸树脂及其制备方法和应用。所述的单组份全氟烷基乙基丙烯酸酯改性丙烯酸树脂具有如下结构式:

Description

一种单组份全氟烷基乙基丙烯酸酯改性丙烯酸树脂及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及一种单组份全氟烷基乙基丙烯酸酯改性丙烯酸树脂及其制备方法和应用。
背景技术
含氟聚合物主要作为涂料的原材料而应用于建筑、化学工业、电器电子工业、机械工业、航空航天产业、家庭用品的各个领域。由于含氟聚合物中引入的氟元素电负性大,碳氟键能强,因此具有特别优越的耐候性、耐热性、耐低温性、耐化学药品性,以及独特的不粘性和低磨擦性。
第一代氟聚合物主要是以氟烯烃单体均聚物为代表,如PTFE、PVDF、PVF等,这类热塑型氟碳树脂结构规整,聚合物本身呈半结晶状态。它具有优良的耐溶剂性,但其不溶解性又造成了加工和使用上的不便,这种氟碳涂料只能制成水分散型涂料、粉末涂料或有机溶胶,需高温烘烤成膜。
第二代氟聚合物则是以氟烯烃为基础的共聚物,如VDF/CTFE, VDF/HFP (C2H2F2/C3F6),FEP(C2F4/C3F6),PFA(C2F4/CF2CFOC3F7),ETFE(C2H4/C2F4),E/CTFE(C2H4/C2F3Cl)等。由于非氟共聚单体的引入使得含氟共聚物的结晶性能下降,从而降低了烘烤温度,并且提高了其在溶剂中的溶解性。但第二代氟聚合物的合成反应在常压下无法进行,合成工艺条件苛刻。
第三代氟碳树脂为含有-OH及-COOH等官能团的含氟树脂,这类树脂可在常温下与异氰酸酯或氨基树脂进行交联固化,从而提高了含氟树脂的溶解性,改善了施工性能。但第三代氟树脂的合成依然需要苛刻的反应条件,增加了树脂的生产成本,且对操作者技术要求很高。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种单组份全氟烷基乙基丙烯酸酯改性丙烯酸树脂及其制备方法和应用。制得的树脂有高的热稳定性和耐化学品稳定性以及低表面性能,该树脂是在常温常压条件下合成,且施工方法简便。以该树脂作为涂料的主要原料,涂膜具有低表面能,防水防油能力强,耐候,耐腐蚀性和耐老化性能高,同时还具有丙烯酸酯涂料的优秀机械性能,光泽度高且常温下可固化,使用方法简便。
一种单组份全氟烷基乙基丙烯酸酯改性丙烯酸树脂,其特殊之处是结构式如下:
Figure 302532DEST_PATH_IMAGE001
其中,n=4,6,8,其分子量为40000-55000。
一种单组份全氟烷基乙基丙烯酸酯改性丙烯酸树脂的制备方法,其特殊之处是具体步骤如下:
⑴、按照重量百分比计,先在反应容器中加入溶剂30-50%,升温到60-80℃,所述溶剂为甲苯或二甲苯;
⑵、将甲基丙烯酸甲酯26-31%、丙烯酸0.5-1.3%、丙烯酸丁酯13.5-15.5%、丙烯酸羟乙酯3.1-7.2%、全氟烷基乙基丙烯酸酯类单体5-12%与引发剂1.0-3.0%混合均匀,滴加2-3小时,所述的引发剂为偶氮二异丁腈或过氧化苯甲酰;
⑶、保温0.5-1小时;
⑷、然后降温至40-70℃出料,制得单组份全氟烷基乙基丙烯酸酯改性丙烯酸树脂。
上述的全氟烷基乙基丙烯酸酯类单体为全氟丁基乙基丙烯酸酯、全氟己基乙基丙烯酸酯、全氟辛基乙基丙烯酸酯中的一种。
上述的单组份全氟烷基乙基丙烯酸酯改性丙烯酸树脂作为涂料原料的应用。
上述的单组份全氟烷基乙基丙烯酸酯改性丙烯酸树脂作为涂料原料的应用,其具体步骤如下:
(1)用溶剂调整所述单组份全氟烷基乙基丙烯酸酯改性丙烯酸树脂粘度,涂-4杯测100±10秒,作为成膜物质,所述的溶剂为甲苯或二甲苯;
(2)用钛白粉做颜料和填料,按质量百分比计,成膜物质:钛白粉=60%-80%:40%-20%配制,用分散机搅匀;
(3)在通过砂磨机研磨,至细度在20微米以下,制得单组份全氟烷基丙烯酸酯改性的丙烯酸酯涂料。
本发明中加入的溶剂可溶解树脂,降低树脂的黏度;甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸、丙烯酸丁酯、丙烯酸羟乙酯、全氟烷基乙基丙烯酸酯类单体可调节树脂的软硬程度及树脂的柔韧性;引发剂在聚合反应中能引起单体分子活化而产生自由基。与现有技术相比,本发明采用常用的丙烯酸酯单体和功能性全氟烷基乙基丙烯酸酯单体在常温常压下共聚,得到的树脂载着键能很高的C-F键,由于F原子半径大数量多,紧密的排列在聚合物外层,将键能小的C-C和C-H键屏蔽起来,因此该树脂表面能低,涂膜也具有低表面能,防水防油能力强,耐候,耐腐蚀性和耐老化性能高,同时还具有丙烯酸酯涂料的优秀机械性能,高光泽,可用作汽车面漆、罩光漆、船舶、石油钻井平台、通讯设备防雨损的原料,另外还可以考虑重防腐领域如:化工机械设备、石油管道、暴露在室外的钢结构设备等方面。该涂料常温下可固化,施工操作简单,前景看好。本发明所制得的单组份全氟烷基丙烯酸酯改性丙烯酸树脂的特性如表1所示,以单组份全氟烷基丙烯酸酯改性丙烯酸树脂为原料制得的涂料性能如表2所示。
Figure 937093DEST_PATH_IMAGE003
具体实施方式
实施例1:
原料投配表
Figure 332302DEST_PATH_IMAGE004
(1)按照原料投配表先在反应器中加入甲苯,升温到60℃;
(2)将丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸羟乙酯、全氟丁基乙基丙烯酸酯与偶氮二异丁腈混合均匀,滴加2小时;
(3)保温1小时;
(4)然后降温至40℃出料,制得单组份全氟烷基乙基丙烯酸酯改性丙烯酸树脂,其分子量为55000,制得的单组份全氟烷基乙基丙烯酸酯改性丙烯酸树脂特性见表3。
所述的单组份全氟烷基乙基丙烯酸酯改性丙烯酸树脂作为涂料原料的应用,其制备工艺如下:
(1)用甲苯调整单组份全氟烷基乙基丙烯酸酯改性丙烯酸树脂粘度,涂-4杯测100秒,作为成膜物质;
(2)用钛白粉做颜料和填料,加入成膜物质80g,钛白粉20g,用分散机搅匀;
(3)再通过砂磨机研磨,至细度在20微米以下,制得单组份全氟烷基丙烯酸酯改性的丙烯酸酯涂料;
(4)按国家标准制成样板、样棒,检测其性能,见表4。
实施例2:
原料投配表
Figure 87287DEST_PATH_IMAGE005
(1)按照原料投配表先在反应器中加入甲苯,升温到75℃;
(2)将丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸羟乙酯、全氟丁基乙基丙烯酸酯与偶氮二异丁腈混合均匀,滴加3小时;
(3)保温0.5小时;
(4)然后降温至50℃出料,制得单组份全氟烷基乙基丙烯酸酯改性丙烯酸树脂,其分子量为50000,制得的单组份全氟烷基乙基丙烯酸酯改性丙烯酸树脂特性见表3。
所述的单组份全氟烷基乙基丙烯酸酯改性丙烯酸树脂作为涂料原料的应用,其制备工艺如下:
(1)用甲苯调整单组份全氟烷基乙基丙烯酸酯改性丙烯酸树脂粘度,涂-4杯测90秒,作为成膜物质;
(2)用钛白粉做颜料和填料,加入成膜物质60g,钛白粉40g,用分散机搅匀;
(3)再通过砂磨机研磨,至细度在20微米以下,制得单组份全氟烷基丙烯酸酯改性的丙烯酸酯涂料;
(4)按国家标准制成样板、样棒,检测其性能,见表4。
实施例3:
原料投配表
Figure 909750DEST_PATH_IMAGE006
(1)按照原料投配表先在反应器中加入甲苯,升温到70℃;
(2)将丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸羟乙酯、全氟丁基乙基丙烯酸酯与偶氮二异丁腈混合均匀,滴加2小时;
(3)保温0.5小时;
(4)然后降温至60℃出料,制得单组份全氟烷基乙基丙烯酸酯改性丙烯酸树脂,其分子量为50000,制得的单组份全氟烷基乙基丙烯酸酯改性丙烯酸树脂特性见表3。
所述的单组份全氟烷基乙基丙烯酸酯改性丙烯酸树脂作为涂料原料的应用,其制备工艺如下:
(1)用甲苯调整单组份全氟烷基乙基丙烯酸酯改性丙烯酸树脂粘度,涂-4杯测110秒,作为成膜物质;
(2)用钛白粉做颜料和填料,加入成膜物质70g,钛白粉30g,用分散机搅匀;
(3)再通过砂磨机研磨,至细度在20微米以下,制得单组份全氟烷基丙烯酸酯改性的丙烯酸酯涂料;
(4)按国家标准制成样板、样棒,检测其性能,见表4。
实施例4: 
原料投配表
Figure 176783DEST_PATH_IMAGE007
(1)按照原料投配表先在反应器中加入二甲苯,升温到60℃;
(2)将丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸羟乙酯、全氟丁基乙基丙烯酸酯与偶氮二异丁腈混合均匀,滴加3小时;
(3)保温0.5小时;
(4)然后降温至40℃出料,制得单组份全氟烷基乙基丙烯酸酯改性丙烯酸树脂,其分子量为40000,制得的单组份全氟烷基乙基丙烯酸酯改性丙烯酸树脂特性见表3。
所述的单组份全氟烷基乙基丙烯酸酯改性丙烯酸树脂作为涂料原料的应用,其制备工艺如下:
(1)用二甲苯调整单组份全氟烷基乙基丙烯酸酯改性丙烯酸树脂粘度,涂-4杯测100秒,作为成膜物质;
(2)用钛白粉做颜料和填料,加入成膜物质60g,钛白粉40g,用分散机搅匀;
(3)再通过砂磨机研磨,至细度在20微米以下,制得单组份全氟烷基丙烯酸酯改性的丙烯酸酯涂料;
(4)按国家标准制成样板、样棒,检测其性能,见表4。
实施例5:
原料投配表
Figure 313366DEST_PATH_IMAGE008
(1)按照原料投配表先在反应器中加入二甲苯,升温到80℃;
(2)将丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸羟乙酯、全氟丁基乙基丙烯酸酯与偶氮二异丁腈混合均匀,滴加3小时;
(3)保温1小时;
(4)然后降温至50℃出料,制得单组份全氟烷基乙基丙烯酸酯改性丙烯酸树脂,其分子量为45000,制得的单组份全氟烷基乙基丙烯酸酯改性丙烯酸树脂特性见表3。
所述的单组份全氟烷基乙基丙烯酸酯改性丙烯酸树脂作为涂料原料的应用,其制备工艺如下:
(1)用二甲苯调整单组份全氟烷基乙基丙烯酸酯改性丙烯酸树脂粘度,涂-4杯测100秒,作为成膜物质;
(2)用钛白粉做颜料和填料,加入成膜物质80g,钛白粉20g,用分散机搅匀;
(3)再通过砂磨机研磨,至细度在20微米以下,制得单组份全氟烷基丙烯酸酯改性的丙烯酸酯涂料;
(4)按国家标准制成样板、样棒,检测其性能,见表4。
Figure 982245DEST_PATH_IMAGE009
Figure 975609DEST_PATH_IMAGE010
由上表可以看出,该发明单组份全氟烷基丙烯酸酯改性丙烯酸酯涂料的各项性能优异,它不仅结合了丙烯酸涂料机械性能良好,光泽度高的优点,又体现了氟涂料的耐化学品性好,耐候性佳的特点,可应用于汽车面漆、罩光漆、船舶、石油钻井平台、通讯设备防雨损等领域,另外还可以考虑重防腐领域,如:化工机械设备、石油管道、暴露在室外的钢结构设备等方面。它常温下能固化,施工操作简单,前景看好。

Claims (5)

1.一种单组份全氟烷基乙基丙烯酸酯改性丙烯酸树脂,其特征是结构式如下:
Figure 201110131646X100001DEST_PATH_IMAGE001
其中,n=4,6,8,其分子量为40000-55000。
2.一种单组份全氟烷基乙基丙烯酸酯改性丙烯酸树脂的制备方法,其特征是具体步骤如下:
(1)按照重量百分比计,先在反应容器中加入溶剂30-50%,升温到60-80℃,所述溶剂为甲苯或二甲苯;
(2)将甲基丙烯酸甲酯26-31%、丙烯酸0.5-1.3%、丙烯酸丁酯13.5-15.5%、丙烯酸羟乙酯3.1-7.2%、全氟烷基乙基丙烯酸酯类单体5-12%与引发剂1.0-3.0%混合均匀,滴加2-3个小时,所述的引发剂为偶氮二异丁腈或过氧化苯甲酰;
(3)保温0.5-1小时;
(4)然后降温至40-70℃出料,制得单组份全氟烷基乙基丙烯酸酯改性丙烯酸树脂。
3.根据权利要求2所述的单组份全氟烷基乙基丙烯酸酯改性丙烯酸树脂的制备方法,其特征是:所述的全氟烷基乙基丙烯酸酯类单体为全氟丁基乙基丙烯酸酯、全氟己基乙基丙烯酸酯、全氟辛基乙基丙烯酸酯中的一种。
4.根据权利要求1所述的单组份全氟烷基乙基丙烯酸酯改性丙烯酸树脂作为涂料原料的应用。
5.根据权利要求4所述的单组份全氟烷基乙基丙烯酸酯改性丙烯酸树脂作为涂料原料的应用,其特征是具体步骤如下:
(1)用溶剂调整所述单组份全氟烷基乙基丙烯酸酯改性丙烯酸树脂粘度,涂-4杯测100±10秒,作为成膜物质,所述的溶剂为甲苯或二甲苯;
(2)用钛白粉做颜料和填料,按质量百分比计,成膜物质:钛白粉=60%-80%:40%-20%配制,用分散机搅匀;
(3)在通过砂磨机研磨,至细度在20微米以下,制得单组份全氟烷基丙烯酸酯改性的丙烯酸酯涂料。
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