CN107674209A - 一种氟硅树脂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明揭示一种氟硅树脂及其制备方法，其化学结构式为[(R)3SiO0.5]a[PhSiO1.5]b[(R1)2SiO]c[R2SiO1.5]d[R2MeSiO]e，其中a、b、c、d、e分别为大于或等于0的自然数，其中R基团选自乙烯基、氢基、甲基或羟基，R1基团选自烃基、烷氧基或羟基，R2基团为含氟基团。本申请的氟硅树脂通过有机硅单体和含氟硅烷的单体以水解后缩合反应制得，其中有机硅单体的结构通式为R3 eSi(OR4)4‑e，R3为独立地选自C1～C10的一价烃基或C2～C10烯基，R4为独立地选自C1～C10的一价烃基，e为0至3的整数，其中含氟硅烷单体的结构通式为R2Si(OR2)3或R2MeSi(OR2)2，R2基团为含氟基团。本申请的氟硅树脂通过将有机硅单体和含氟硅烷的单体水解后缩合制得，其原料易得，合成方法简单，易于推广使用。

Description

一种氟硅树脂及其制备方法
技术领域
本发明涉及氟硅树脂技术领域，具体地，涉及一种氟硅树脂及其制备方法。
背景技术
氟元素是一种反应性能极高的元素，一旦与其他的元素结合就会成为耐热、难以被药品和溶剂侵蚀的具有高度安全性能的化合物。在化合物中部分氢原子被氟原子取代后，该化合物会具有其他化合物无法比拟的优越特性，如耐候性、电绝缘性、耐摩擦性及耐化学品性能等，因此其广泛应用于军工设备及石材的外层防护中，在电子电器、化工、汽车等领域也有广泛的应用。目前大多采用的是自由基缩合或者硅氢加成的方式制备氟硅树脂，上述方法存在原料难求、合成方法控制不易或者后处理复杂的问题。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种氟硅树脂及其制备方法。
本发明公开的一种氟硅树脂，其化学结构式如下：
[(R)3SiO0.5]a[PhSiO1.5]b[(R1)2SiO]c[R2SiO1.5]d[R2MeSiO]e，
其中a、b、c、d、e分别为大于0的自然数，其中R基团选自乙烯基、氢基、甲基或羟基，R1基团选自烃基、烷氧基或羟基，R2基团为含氟基团。
根据本发明的一实施方式，上述R基团与硅原子的数量比值为1～2：1。
本发明还公开了一种氟硅树脂的制备方法，其由有机硅单体和含氟硅烷的单体以水解后缩合反应制得，其中有机硅单体的结构式为R3 eSi(OR4)4-e，R3为独立地选自C1～C10的一价烃基或C2～C10烯基，R4为独立地选自C1～C10的一价烃基，e为0至3的整数，其中含氟硅烷单体的结构式为R2Si(OR2)3或R2MeSi(OR2)2，R2基团为含氟基团。
根据本发明的一实施方式，上述有机硅单体和含氟硅烷的单体的水解和缩合反应使用的催化剂为碱性催化剂。
根据本发明的一实施方式，上述水解缩合反应的温度为60～100℃。
与现有技术相比，本发明可以获得包括以下技术效果：
本申请的氟硅树脂通过将有机硅单体和含氟硅烷的单体水解后缩合制得，其原料易得，合成方法简单，易于推广使用。
具体实施方式
以下将揭露本申请的多个实施方式，为明确说明起见，许多实务上的细节将在以下叙述中一并说明。然而，应了解到，这些实务上的细节不应用以限制本申请。也就是说，在本申请的部分实施方式中，这些实务上的细节是非必要的。
另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
以下将以四个实施例制备氟硅树脂并分别测试其性能。
实施例1
将250g苯基三甲氧基硅烷单体、25g甲基三氟丙基二甲氧基硅烷与35g二甲基乙烯基甲氧基硅烷混合均匀，形成混合物料。另外，在常温下向四口瓶中加入300g纯水、300g甲苯和2g氢氧化钠；搅拌使各成分混合均匀，再向四口瓶内加入上述混合物料混合；加热四口瓶，当瓶内物料上升至60℃时开始计时。保温水解反应5h后，瓶内物料分层，排去瓶内的下层的水，对上层的预聚物水洗清洗。接着向预聚物中添加0.1g季氨碱，于100℃反应8小时，期间预聚物进行聚合。反应完毕后进行水洗，再减压蒸馏除去小分子及溶剂，若有颜色则可用活性碳处理，最终所得无色透明的有机聚合物，其反应过程如下所示：
实施例2
将250g苯基三甲氧基硅烷单体、246g二苯基二甲氧基硅烷、25g甲基三氟丙基二甲氧基硅烷及35g二甲基乙烯基甲氧基硅烷混合均匀，形成混合物料。另外，在常温下，向四口瓶中加入300g纯水、300g甲苯和2g氢氧化钠；加料完毕后，搅拌使各成分混合均匀，再向四口瓶内加入上述混合物料混合。加热四口瓶，当瓶内物料上升至60℃时开始计时。计时保温水解反应5h后，瓶内物料分层，排去瓶内的下层的水，对上层的预聚物水洗清洗。接着向预聚物中添加0.1g季氨碱，于100℃反应8小时，期间预聚物进行聚合。反应完毕后进行水洗，再减压蒸馏除去小分子及溶剂，若有颜色则可用活性碳处理，最终所得无色透明的有机聚合物，其反应过程如下所示：
实施例3
将250g苯基三甲氧基硅烷单体、45g三氟丙基三甲氧基硅烷及25g二甲基乙烯基甲氧基硅烷混合均匀，形成混合物料。另外，在常温下，向四口瓶中加入300g纯水、300g甲苯和2g氢氧化钠。加料完毕后，搅拌使各成分混合均匀，再向四口瓶内加入上述混合物料混合。加热四口瓶，当瓶内物料上升至60℃时开始计时。计时水解反应5h后，瓶内物料分层，排去瓶内的下层的水，对上层的预聚物水洗清洗。接着向预聚物中添加0.1g季氨碱，于100℃反应8小时，期间预聚物进行聚合。反应完毕后先后进行水洗，再减压蒸馏除去小分子及溶剂，若有颜色则可用活性碳处理，最终所得无色透明的有机聚合物，其反应过程如下所示：
实施例4
将250g苯基三甲氧基硅烷单体及25g二甲基乙烯基甲氧基硅烷混合均匀，形成混合物料。另外，在常温下，向四口瓶中加入300g纯水、300g甲苯和2g氢氧化钠。加料完毕后，搅拌使各成分混合均匀，再向四口瓶内加入上述混合物料混合。加热四口瓶，当瓶内物料上升至60℃时开始计时。计时水解反应5h后，瓶内物料分层，排去瓶内的下层的水，对上层的预聚物水洗清洗。接着向预聚物中添加0.1g季氨碱，于100℃反应8小时，期间预聚物进行聚合。反应完毕后先后进行水洗，再减压蒸馏除去小分子及溶剂，若有颜色则可用活性碳处理，最终所得无色透明的有机聚合物，其反应过程如下所示：
将上述四个实施例制得的有机聚合物分别进行涂膜硬度、防水等级、放有等级及防污等级的测试，测试数据如下表1所示。通过对比，实施例4中参与反应的成分中不含氟元素，实施例1至3相较于实施例4所制得的有机聚合物的防水、放油和防污性能更好，且在不同硬度区间均表现优异。
表1
以上所述仅为本发明的实施方式而已，并不用于限制本发明。对于本领域技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原理的内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包括在本发明的权利要求范围之内。

Claims (5)

1.一种氟硅树脂，其特征在于，其化学结构式如下：
[(R)3SiO0.5]a[PhSiO1.5]b[(R1)2SiO]c[R2SiO1.5]d[R2MeSiO]e，
其中a、b、c、d、e分别为大于或等于0的自然数，其中R基团选自乙烯基、氢基、甲基或羟基，R1基团选自烃基、烷氧基或羟基，R2基团为含氟基团。
2.根据权利要求1所述的氟硅树脂，其特征在于，R基团与硅原子的数量比值为1～2：1。
3.一种根据权利要求1或2所述的氟硅树脂的制备方法，其特征在于，由有机硅单体和含氟硅烷的单体以水解后缩合反应制得，其中有机硅单体的结构式为R3 eSi(OR4)4-e，R3为独立地选自C1～C10的一价烃基或C2～C10烯基，R4为独立地选自C1～C10的一价烃基，e为0至3的整数，其中含氟硅烷单体的结构式为R2Si(OR2)3或R2MeSi(OR2)2，R2基团为含氟基团。
4.根据权利要求3所述的氟硅树脂的制备方法，其特征在于，有机硅单体和含氟硅烷的单体的水解和缩合反应使用的催化剂为碱性催化剂。
5.根据权利要求4所述的氟硅树脂的制备方法，其特征在于，水解缩合反应的温度为60～100℃。
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