CN102260400B - 一种丙烯酸改性氟硅聚合物及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种丙烯酸改性氟硅聚合物及其制备方法，该聚合物包括以下组分和重量份：氟硅氧烷化学包覆碳化硅吸热颜料5-15，硅烷单体接枝顺辛酯20-30，丙烯酸异辛酯10-15，甲基丙烯酸甲酯15-20，丙烯酸丁酯15-20，功能性单体20-25，引发剂0.5-1.5，乳化剂0.5-1.5，去离子水100-120。与现有技术相比，本发明具有适应性好等优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种电缆防覆冰涂料用功能性聚合物，尤其是涉及一种丙烯酸改性氟硅聚合物及其制备方法。
背景技术
电缆覆冰是受温度、湿度、冷暖空气对流、环流及风速等多种因素影响，从而产生不同类型的导线覆冰，概括起来大致可分五种类型。
A雨凇覆冰：是在冻雨期发生于低海拔地区的覆冰，持续时间一般较短，环境温度接近冰点，风相当大，积冰透明，在导线上粘合力很强，冰的密度很高，雨凇覆冰是混合凇覆冰的初期阶段。
B混合凇：当温度在冰点以下，风比较猛时，则形成混合凇。在混合凇覆冰条件下，水滴冰冻比较弱，覆冰有时透明有时不透明，冰在导线上粘合力很强。导线长期暴露在湿气中，便形成混合凇。混合凇密度较高，生长较快，对电缆危害特别严重。
C软雾凇：是山区低层云中含有的过冷水滴，在极低温度与风速较小的情况下形成的。这种覆冰呈白色不透明晶状结构，密度小，在导线上附着力相当弱。本型覆冰一般对导线不构成威胁。
D型和E型分别为白霜、雪：本型一般为湿气冷凝而形成的白霜、雪，密度低，附着力弱，一般对导线不构成危害。
造成导线灾害的常常是在A型基础上气候继续变冷，而形成的B型，防覆冰涂料具有吸热保温储热性能，能使A型不发生或延缓发生，或发展不到具有危害的B型阶段。发生覆冰后由于涂层的低表面张力和光滑的表面，使覆冰难以产生高附着力，即使微风造成的轻微抖动也足以将覆冰抖落。从而有效减少覆冰对导线造成的危害。但是当前的涂层用聚合物并不能很好的起到效果。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种适应性好的丙烯酸改性氟硅聚合物及其制备方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种丙烯酸改性氟硅聚合物，其特征在于，该聚合物包括以下组分和重量份：
氟硅氧烷化学包覆碳化硅吸热颜料 5-15
硅烷单体接枝顺辛酯 20-30
丙烯酸异辛酯 10-15
甲基丙烯酸甲酯 15-20
丙烯酸丁酯 15-20
功能性单体 20-25
引发剂 0.5-1.5
乳化剂 0.5-1.5
去离子水 100-120。
所述的氟硅氧烷化学包覆碳化硅吸热颜料为自制产品，其制备方法如下：将硅烷偶联剂2-6重量份中加入水2-6重量份，装入容器1待喷雾；将氟表面润湿剂装入容器2，待喷雾；将碳化硅吸热颜料85-96重量份装入料斗，开动、蜗旋微粉改性机，并将容器1和容器2喷头打开喷雾；在高速旋转下，物料充分发生反应，然后通过分离器出料，脉冲除尘器收集微细颗粒即得氟硅氧烷化学包覆碳化硅吸热颜料。
所述的硅烷单体接枝顺辛酯是自制产品，其制备方法是先将顺丁烯二酸酐90-103重量份，辛醇108-120重量份投入反应釜，通入氮气开动搅拌，升温到80℃保温2小时；升温到120℃保温2小时，加入氯硅烷142-156重量份，升温到120℃，保温4小时，冷却，过滤包装备用即得硅烷单体接枝顺辛酯。
所述的功能性单体为台湾杰华股份有限公司生产的叔碳酸缩水甘油酯。
所述的引发剂为过硫酸钾或过硫酸铵。
所述的乳化剂包括肥皂、阿拉伯胶、烷基苯磺酸钠或十二烷基硫酸钠盐。
一种丙烯酸改性氟硅聚合物的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
(1)配制乳化液
将硅烷单体接枝顺辛酯10-15重量份、丙烯酸异辛酯7-10重量份、乳化剂0.1-0.4重量份混合成乳化液A；
将硅烷单体接枝顺辛酯10-15重量份、丙烯酸异辛酯2-3重量份、甲基丙烯酸甲酯1-2重量份、丙烯酸丁酯1-2重量份、乳化剂0.1-0.4重量份混合成乳化液B；
将丙烯酸异辛酯1-2重量份、甲基丙烯酸甲酯3-4重量份、丙烯酸丁酯3-4重量份、功能化单体6-8重量份、乳化剂0.1-0.4重量份混合成乳化液C；
将甲基丙烯酸甲酯11-14重量份、丙烯酸丁酯11-14重量份、功能化单体14-17重量份、乳化剂0.1-0.4重量份混合成乳化液D；
将引发剂0.05-0.15重量份，去离子水1-2重量份配成液体E；
(2)将去离子水99-118重量份、乳化剂0.1-0.3重量份、氟硅氧烷化学包覆碳化硅吸热颜料5-15重量份投入反应釜搅拌，每间隔30分钟投入引发剂0.05-0.15重量份，共投入9次，将温度升高到80℃，将乳化液A在2小时内匀速滴加到反应釜中反应聚合，30分钟后，将乳化液B在2.5小时内匀速滴加到反应釜中反应聚合，40分钟后，将乳化液C在3小时内匀速滴加到反应釜中反应聚合，50分钟后，将乳化液D在2.5小时内匀速滴加到反应釜中反应聚合，保持温度在80℃以内，不断搅拌2小时后，加入液体E，保持温度在80℃以内，不断搅拌2小时后过滤出料即得丙烯酸改性氟硅聚合物产品。
与现有技术相比，本发明以改性功能性吸热材料为核，以合成丙烯酸类单体与硅氧烷单体接枝的单体为壳，用国际领先的多层半连续方法包覆聚合工艺合成功能性核壳乳液丙烯酸改性氟硅聚合物，该功能性核壳乳液可结合功能性助剂及辅助材料制成具有高憎水性、高平滑自润滑性、高抗粘连抗沾污性、抗水、耐酸、耐碱、低表面张力、耐老化、宽广的温度适应性等一系列优秀性能的防覆冰涂料。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。
本发明丙烯酸改性氟硅聚合物，包括以下原料：
氟硅氧烷化学包覆碳化硅吸热颜料：为自制产品，其制备方法是将硅烷偶联剂(美国康普顿生产的a-1110)2-6重量份中加入水2-6重量份，装入容器1待喷雾；将氟表面润湿剂(美国杜邦)装入容器2，待喷雾；将市售碳化硅吸热颜料85-96重量份装入料斗，开动、蜗旋微粉改性机，并将容器1和容器2喷头打开喷雾；在高速旋转下，一方面物料与物料摩擦，一方面物料与机器转子和机器定子摩擦，使雾化改性剂充分接触到被改性物表面，被水解为硅醇的硅烷，与碳化硅上羟基反应形成氢键，并缩合成网状结构的有机膜覆盖在碳化硅表面；氟表面润湿剂帮助碳化硅更好的润湿，物料在加热和摩擦生热的共同作用下下充分发生反应，通过分离器出料，脉冲除尘器收集微细颗粒。
硅烷单体接枝顺辛酯：为自制产品，其制备方法是先将顺丁烯二酸酐90-103重量份，辛醇108-120重量份投入反应釜，通入氮气开动搅拌，升温到80℃保温2小时；升温到120℃保温2小时，加入氯硅烷142-156重量份，升温到120℃，保温4小时，冷却，过滤包装备用即得硅烷单体接枝顺辛酯。其反应方程式如下：
第一步
顺丁烯二酸酐和辛酸反应：
第二步
上述反应物和R3SiCl(氯硅烷)反应
功能性单体为台湾杰华股份有限公司生产的叔碳酸缩水甘油酯。
引发剂为过硫酸钾或过硫酸铵
乳化剂包括肥皂、阿拉伯胶、烷基苯磺酸钠或十二烷基硫酸钠盐
实施例1
一种丙烯酸改性氟硅聚合物的制备方法，该方法包括以下步骤：
(1)配制乳化液
将硅烷单体接枝顺辛酯14重量份、丙烯酸异辛酯8重量份、乳化剂0.2重量份混合成乳化液A；
将硅烷单体接枝顺辛酯14重量份、丙烯酸异辛酯2重量份、甲基丙烯酸甲酯2重量份、丙烯酸丁酯2重量份、乳化剂0.2重量份混合成乳化液B；
将丙烯酸异辛酯2重量份、甲基丙烯酸甲酯3重量份、丙烯酸丁酯4重量份、功能化单体7重量份、乳化剂0.2重量份混合成乳化液C；
将甲基丙烯酸甲酯12重量份、丙烯酸丁酯12重量份、功能化单体16重量份、乳化剂0.2重量份混合成乳化液D；
将引发剂0.1重量份，去离子水1重量份配成液体E；
(2)将去离子水109重量份、乳化剂0.2重量份、氟硅氧烷化学包覆碳化硅吸热颜料10重量份投入反应釜搅拌，每间隔30分钟投入引发剂0.1重量份，共投入9次，将温度升高到80℃，将乳化液A在2小时内匀速滴加到反应釜中反应聚合，30分钟后，将乳化液B在2.5小时内匀速滴加到反应釜中反应聚合，40分钟后，将乳化液C在3小时内匀速滴加到反应釜中反应聚合，50分钟后，将乳化液D在2.5小时内匀速滴加到反应釜中反应聚合，保持温度在80℃以内，不断搅拌2小时后，加入液体E，保持温度在80℃以内，不断搅拌2小时后过滤出料即得丙烯酸改性氟硅聚合物产品。
实施例2
一种丙烯酸改性氟硅聚合物的制备方法，该方法包括以下步骤：
(1)配制乳化液
将硅烷单体接枝顺辛酯10重量份、丙烯酸异辛酯7重量份、乳化剂0.1重量份混合成乳化液A；
将硅烷单体接枝顺辛酯10重量份、丙烯酸异辛酯2重量份、甲基丙烯酸甲酯1重量份、丙烯酸丁酯1重量份、乳化剂0.1重量份混合成乳化液B；
将丙烯酸异辛酯1重量份、甲基丙烯酸甲酯3重量份、丙烯酸丁酯3重量份、功能化单体6重量份、乳化剂0.1重量份混合成乳化液C；
将甲基丙烯酸甲酯11重量份、丙烯酸丁酯11重量份、功能化单体14重量份、乳化剂0.1重量份混合成乳化液D；
将引发剂0.05重量份，去离子水1重量份配成液体E；
(2)将去离子水99重量份、乳化剂0.1重量份、氟硅氧烷化学包覆碳化硅吸热颜料5重量份投入反应釜搅拌，每间隔30分钟投入引发剂0.05重量份，共投入9次，将温度升高到80℃，将乳化液A在2小时内匀速滴加到反应釜中反应聚合，30分钟后，将乳化液B在2.5小时内匀速滴加到反应釜中反应聚合，40分钟后，将乳化液C在3小时内匀速滴加到反应釜中反应聚合，50分钟后，将乳化液D在2.5小时内匀速滴加到反应釜中反应聚合，保持温度在80℃以内，不断搅拌2小时后，加入液体E，保持温度在80℃以内，不断搅拌2小时后过滤出料即得丙烯酸改性氟硅聚合物产品。
实施例3
一种丙烯酸改性氟硅聚合物的制备方法，该方法包括以下步骤：
(1)配制乳化液
将硅烷单体接枝顺辛酯15重量份、丙烯酸异辛酯10重量份、乳化剂0.4重量份混合成乳化液A；
将硅烷单体接枝顺辛酯15重量份、丙烯酸异辛酯3重量份、甲基丙烯酸甲酯2重量份、丙烯酸丁酯2重量份、乳化剂0.4重量份混合成乳化液B；
将丙烯酸异辛酯2重量份、甲基丙烯酸甲酯4重量份、丙烯酸丁酯4重量份、功能化单体8重量份、乳化剂0.4重量份混合成乳化液C；
将甲基丙烯酸甲酯14重量份、丙烯酸丁酯14重量份、功能化单体17重量份、乳化剂0.4重量份混合成乳化液D；
将引发剂0.15重量份，去离子水2重量份配成液体E；
(2)将去离子水118重量份、乳化剂0.3重量份、氟硅氧烷化学包覆碳化硅吸热颜料15重量份投入反应釜搅拌，每间隔30分钟投入引发剂0.15重量份，共投入9次，将温度升高到80℃，将乳化液A在2小时内匀速滴加到反应釜中反应聚合，30分钟后，将乳化液B在2.5小时内匀速滴加到反应釜中反应聚合，40分钟后，将乳化液C在3小时内匀速滴加到反应釜中反应聚合，50分钟后，将乳化液D在2.5小时内匀速滴加到反应釜中反应聚合，保持温度在80℃以内，不断搅拌2小时后，加入液体E，保持温度在80℃以内，不断搅拌2小时后过滤出料即得丙烯酸改性氟硅聚合物产品。
Claims (4)
1.一种丙烯酸改性氟硅聚合物，其特征在于，该聚合物的原料包括以下组分和重量份：
所述的氟硅氧烷化学包覆碳化硅吸热颜料为自制产品，其制备方法如下：将硅烷偶联剂2-6重量份中加入水2-6重量份，装入容器1待喷雾；将氟表面润湿剂装入容器2，待喷雾；将碳化硅吸热颜料85-96重量份装入料斗，开动、蜗旋微粉改性机，并将容器1和容器2喷头打开喷雾；在高速旋转下，物料充分发生反应，然后通过分离器出料，脉冲除尘器收集微细颗粒即得氟硅氧烷化学包覆碳化硅吸热颜料；
所述的硅烷单体接枝顺辛酯是自制产品，其制备方法是先将顺丁烯二酸酐90-103重量份，辛醇108-120重量份投入反应釜，通入氮气开动搅拌，升温到80℃保温2小时；升温到120℃保温2小时，加入氯硅烷142-156重量份，升温到120℃，保温4小时，冷却，过滤包装备用即得硅烷单体接枝顺辛酯；
所述的功能性单体为台湾杰华股份有限公司生产的叔碳酸缩水甘油酯。
2.根据权利要求1所述的一种丙烯酸改性氟硅聚合物，其特征在于，所述的引发剂为过硫酸钾或过硫酸铵。
3.根据权利要求1所述的一种丙烯酸改性氟硅聚合物，其特征在于，所述的乳化剂包括肥皂、阿拉伯胶、烷基苯磺酸钠或十二烷基硫酸钠盐。
4.一种如权利要求1所述的丙烯酸改性氟硅聚合物的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
（1）配制乳化液
将硅烷单体接枝顺辛酯10-15重量份、丙烯酸异辛酯7-10重量份、乳化剂0.1-0.4重量份混合成乳化液A；
将硅烷单体接枝顺辛酯10-15重量份、丙烯酸异辛酯2-3重量份、甲基丙烯酸甲酯1-2重量份、丙烯酸丁酯1-2重量份、乳化剂0.1-0.4重量份混合成乳化液B；
将丙烯酸异辛酯1-2重量份、甲基丙烯酸甲酯3-4重量份、丙烯酸丁酯3-4重量份、功能性单体6-8重量份、乳化剂0.1-0.4重量份混合成乳化液C；
将甲基丙烯酸甲酯11-14重量份、丙烯酸丁酯11-14重量份、功能性单体14-17重量份、乳化剂0.1-0.4重量份混合成乳化液D；
将引发剂0.05-0.15重量份，去离子水1-2重量份配成液体E；
（2）将去离子水99-118重量份、乳化剂0.1-0.3重量份、氟硅氧烷化学包覆碳化硅吸热颜料5-15重量份投入反应釜搅拌，每间隔30分钟投入引发剂0.05-0.15重量份，共投入9次，将温度升高到80℃，将乳化液A在2小时内匀速滴加到反应釜中反应聚合，30分钟后，将乳化液B在2.5小时内匀速滴加到反应釜中反应聚合,40分钟后，将乳化液C在3小时内匀速滴加到反应釜中反应聚合，50分钟后，将乳化液D在2.5小时内匀速滴加到反应釜中反应聚合，保持温度在80℃以内，不断搅拌2小时后，加入液体E，保持温度在80℃以内，不断搅拌2小时后过滤出料即得丙烯酸改性氟硅聚合物产品。
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