CN109294374B - 一种氟硅改性丙烯酸酯离型剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种氟硅改性丙烯酸酯离型剂及其制备方法,离型剂由如下重量百分比的原料反应所得:含胺基的氟硅油10‑30%,含环氧基的丙烯酸树脂10‑30%,催化剂0.05‑0.5%,溶剂39.5‑80.9%。其中含胺基的氟硅油由全氟磺酰氟与双端胺基硅氧烷反应而得;含环氧基的丙烯酸树脂由端环氧基丙烯酸功能单体、丙烯酸单体、引发剂反应所得。本发明还提供该离型剂的制备方法,即将含胺基的氟硅油加入到含环氧基的丙烯酸树脂溶液中,将加入催化剂,升温搅拌反应制得氟硅改性丙烯酸酯离型剂。本发明离型剂制备过程中,无游离的氟硅单体存在,从而避免了硅迁移的问题,且减少了含氟化合物的使用,降低了离型剂的原料成本。

Description

一种氟硅改性丙烯酸酯离型剂及其制备方法
技术领域
本发明属于离型剂技术领域,具体涉及一种氟硅改性丙烯酸酯离型剂及其制备方法。
背景技术
离型膜,也称为剥离膜、隔离膜、分离膜、保护膜,是在底膜(包含PET膜、PE膜、纸张、PVC膜等)上涂覆离型剂而使其表面具有分离性,离型膜具有广泛的用途。离型膜按应用范围分,可应用在以下一些领域:塑料产品表面、金属产品表面、涂层金属产品表面、汽车产品表面、电子产品表面、标签产品表面、型材产品表面及其它产品表面。
离型膜是通过在基材表明涂抹离型剂而得,因此离型剂对离型膜的性能起确定性作用。离型剂主要分为含硅离型剂、非硅离型剂以及含氟离型剂。有机硅类的离型剂成本较低,可适用于大部分场合,但存在硅迁移的问题,而且也不适用于超轻剥离力要求的领域。含氟离型剂无硅迁移问题,也可用于超轻剥离要求的场合,但含氟类离型剂价格较高。氟硅类离型剂结合了含氟、含硅离型剂的双重优势,具有优异的性能。现有氟硅类离型剂与基材表面的结合力和耐热性较差,离型力和残余粘附力有待改善,且现有氟硅类离型剂大多通过含氟硅单体聚合而成,存在单体聚合不充分,仍然存在硅迁移的问题。
发明内容
为了解决现有技术的缺点和不足之处,本发明提供一种氟硅改性丙烯酸酯离型剂及其制备方法,克服现有氟硅类离型剂存在成本高、硅迁移的技术问题。
为达到上述目的,本发明采用的的技术方案是:
一种氟硅改性丙烯酸酯离型剂,由如下重量百分比的原料反应所得:
Figure GDA0002665591000000011
进一步地,所述含胺基的氟硅油由全氟磺酰氟与双端胺基硅氧烷反应而得,其中所述全氟磺酰氟与双端胺基硅氧烷的摩尔比为0.9:1~2。
进一步地,所述全氟磺酰氟的分子通式为:CnF2n+1SO2F,n为4-18的自然数。
进一步地,所述双端胺基硅氧烷的分子结构如下:
Figure GDA0002665591000000021
其分子量在700-3000之间。
进一步地,所述含环氧基的丙烯酸树脂由如下重量百分比的原料制成:端环氧基丙烯酸功能单体3-15%、丙烯酸单体84-96.9%、引发剂0.05-0.5%。
进一步地,所述端环氧基丙烯酸酯功能单体选自丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、N-环氧乙烷基亚甲基丙烯酰胺、2-甲基-N-环氧乙烷基亚甲基丙烯酰胺中的任意一种。
进一步地,所述丙烯酸单体选自丙烯酸、丙烯酸乙酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸异丙酯、丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯中的多种混合物。
进一步地,所述引发剂包括偶氮二异丁腈、过氧化二苯甲酰中的任意一种。
进一步地,所述催化剂包括三乙胺、N,N-二甲基异丙胺、N,N-二异丙基甲胺、三乙醇胺中的任意一种。
进一步地,所述溶剂包括乙酸乙酯、乙酸丁酯、甲苯、乙醇中的一种或多种混合物。
本发明的另一目的是提供一种氟硅改性丙烯酸酯离型剂的制备方法,包括如下步骤:
(1)含胺基的氟硅油制备:将全氟磺酰氟和甲苯按重量百分比加入到反应器中,在室温搅拌混合均匀后,滴加双端胺基硅氧烷,滴加完后升温至50-80℃,继续搅拌反应1-3h;冷却后,用饱和碳酸氢钠水溶液洗涤,收集有机相,蒸出溶剂后所得的无色或浅黄色液体即为所述含胺基的氟硅油;
(2)含环氧基的丙烯酸树脂:将端环氧基丙烯酸酯功能单体和丙酸酸单体按重量百分比加入到溶剂中,然后加入引发剂,升温至50-80℃聚合,即得所述含环氧基的丙烯酸树脂溶液;
(3)氟硅改性丙烯酸酯离型剂:将含胺基的氟硅油加入到含环氧基的丙烯酸树脂溶液中,加入催化剂,升温至50-80℃,搅拌反应2-8h,制得所述的氟硅改性丙烯酸酯离型剂。
与现有技术方案相比,本发明的制备方法及所得到的产物具有如下优点:
(1)本发明离型剂是通过含胺基的氟硅油与含环氧的丙烯酸树脂改性而得,由于两者的高反应活性,改性的氟硅组分与树脂主体反应充分,无游离的氟硅单体存在,从而避免了硅迁移的问题。
(2)本发明离型剂选用全氟磺酰氟与双端胺基硅氧烷反应制备含胺基的氟硅油,含氟分子位于侧链的末端,氟的低表面性能得到从分体现,减少了含氟化合物的使用,降低了离型剂的原料成本。
(3)本发明制备方法中,有机硅分子通过高活性的化学键合方式引入,硅化合物反应充分,极大限度降低了小分子硅化合物转移的问题。
(4)本发明方法工艺简单,适合工业化生产,且有效避免了对环境的污染,降低了成本。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
下面结合具体实施例对本发明的应用原理作进一步描述。
实施例1
(1)含胺基的氟硅油制备
在配有搅拌的三口烧瓶中加入45.2g全氟辛基磺酰氟及200mL甲苯,室温搅拌,混合均匀,然后缓慢滴加84.1g双端胺基硅氧烷,4h滴加完毕,滴加完后,升温至50℃,恒温搅拌3h,冷却后,用等体积的饱和碳酸氢钠水溶液洗涤一次,分液收集有机相,减压蒸出溶剂后,得无色透明含胺基的氟硅油,待用;
(2)含环氧基的丙烯酸树脂制备
将5g丙烯酸缩水甘油酯,25g丙烯酸乙酯,25g丙烯酸丁酯,5g丙烯酸,2.5g丙烯酸羟乙酯,溶于150g乙酸乙酯中,然后将所得溶液的三分之一加入到反应瓶中,加入0.5g偶氮二异丁氰,升温至50℃,待反应引发后,滴加剩余三分之二聚合单体溶液,控制滴加速度使反应保持微沸状态,滴加完后,回流2h,冷却后用于下步反应;
(3)氟硅改性丙烯酸酯离型剂
向步骤2所得的丙烯酸树脂溶液中,加入0.3g三乙胺及40g步骤1所得的含胺基的氟硅油,在50℃搅拌反应2h,然后回流、搅拌1h即得氟硅改性丙烯酸酯离型剂。
实施例2
(1)含胺基的氟硅油制备
在配有搅拌的三口烧瓶中加入45.2g全氟辛基磺酰氟及200mL甲苯,室温搅拌,混合均匀,然后缓慢滴加168.2g双端胺基硅氧烷,4h滴加完毕,滴加完后,升温至60℃,恒温搅拌2h,冷却后,用等体积的饱和碳酸氢钠水溶液洗涤一次,分液收集有机相,减压蒸出溶剂后,得无色透明液体的含胺基的氟硅油,待用;
(2)含环氧基的丙烯酸树脂制备
将2.5g甲基丙烯酸缩水甘油酯,25g丙烯酸乙酯,25丙烯酸甲酯,5g甲基丙烯酸,2.5g丙烯酸异丙酯,溶于150g甲苯中,然后将所得溶液的三分之一加入到反应瓶中,加入0.4g偶氮二异丁氰,升温至66℃,待反应引发后,滴加剩余三分之二聚合单体溶液,控制滴加速度使反应保持微沸状态,滴加完后,回流2h,冷却后用于下步反应;
(3)氟硅改性丙烯酸酯离型剂
向步骤2所得的丙烯酸树脂溶液中,加入0.2g N,N-二甲基异丙胺及15g步骤1所得的含胺基的氟硅油,在50℃搅拌反应2h,然后回流、搅拌1h即得氟硅改性丙烯酸酯离型剂。
实施例3
1)含胺基的氟硅油制备
在配有搅拌的三口烧瓶中加入14.5g全氟己基磺酰氟及250mL甲苯,室温搅拌,混合均匀,然后缓慢滴加100g双端胺基聚硅氧烷,4h滴加完毕,滴加完后,升温至80℃,恒温搅拌1h,冷却后,用等体积的饱和碳酸氢钠水溶液洗涤一次,分液收集有机相,减压蒸出溶剂后,得无色透明的含胺基的氟硅油,待用;
(2)含环氧基的丙烯酸树脂制备
将5gN-环氧乙烷基亚甲基丙烯酰胺,20g丙烯酸乙酯,30甲基丙烯酸,5g丙烯酸,2.5g甲基丙烯酸乙酯,溶于150g乙酸丁酯中,然后将所得溶液的三分之一加入到反应瓶中,加入0.5g过氧化二苯甲酰,升温至80℃,待反应引发后,滴加剩余三分之二聚合单体溶液,控制滴加速度使反应保持微沸状态。滴加完后,回流2h,冷却后用于下步反应;
(3)氟硅改性丙烯酸酯离型剂
向步骤2所得的丙烯酸树脂溶液中,加入0.2g N,N-二异丙基甲胺及40g步骤1所得的胺基氟硅油,在80℃搅拌反应2h,然后回流、搅拌1h即得改性氟硅改性丙烯酸酯离型剂3。
实施例4
1)含胺基的氟硅油制备
在配有搅拌的三口烧瓶中加入14.5g全氟己基磺酰氟及250mL甲苯,室温搅拌,混合均匀,然后缓慢滴加100g双端胺基聚硅氧烷,4h滴加完毕,滴加完后,升温至80℃,恒温搅拌1h,冷却后,用等体积的饱和碳酸氢钠水溶液洗涤一次,分液收集有机相,减压蒸出溶剂后,得无色透明的含胺基的氟硅油,待用;
(2)含环氧基的丙烯酸树脂制备
将5g 2-甲基-N-环氧乙烷基亚甲基丙烯酰胺,20g丙烯酸乙酯,30丙烯酸丁酯,5g丙烯酸,2.5g甲基丙烯酸甲酯,溶于150g乙醇中,然后将所得溶液的三分之一加入到反应瓶中,加入0.5g过氧化二苯甲酰,升温至80℃,待反应引发后,滴加剩余三分之二聚合单体溶液,控制滴加速度使反应保持微沸状态。滴加完后,回流2h,冷却后用于下步反应;
(3)氟硅改性丙烯酸酯离型剂
向步骤2所得的丙烯酸树脂溶液中,加入0.2g三乙醇胺及40g步骤1所得的胺基氟硅油,在80℃搅拌反应2h,然后回流、搅拌1h即得改性氟硅改性丙烯酸酯离型剂3。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明,不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下做出若干替代或明显变型,而且性能或用途相同,都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种氟硅改性丙烯酸酯离型剂,其特征在于,由如下重量百分比的原料反应所得:
Figure FDA0002699442850000011
上述组分比例之和为100%;
其中所述含胺基的氟硅油由全氟磺酰氟与双端胺基硅氧烷反应而得,其中所述全氟磺酰氟与双端胺基硅氧烷的摩尔比为0.9:1~2;所述全氟磺酰氟的分子通式为:CnH2n+1SO2F,n为4-18的自然数;所述双端胺基硅氧烷的分子结构如下:
Figure FDA0002699442850000012
其分子量在700-3000之间;所述含环氧基的丙烯酸树脂由如下重量百分比的原料制成:端环氧基丙烯酸功能单体3-15%、丙烯酸单体84-96.9%、引发剂0.05-0.5%,上述组分比例之和为100%;所述氟硅改性丙烯酸酯离型剂通过如下方法制备所得:
(1)含胺基的氟硅油制备:将全氟磺酰氟和甲苯按重量百分比加入到反应器中,在室温搅拌混合均匀后,滴加双端胺基硅氧烷,滴加完后升温至50-80℃,继续搅拌反应1-3h;冷却后,用饱和碳酸氢钠水溶液洗涤,收集有机相,蒸出溶剂后所得的无色或浅黄色液体即为所述含胺基的氟硅油;
(2)含环氧基的丙烯酸树脂:将端环氧基丙烯酸酯功能单体和丙酸酸单体按重量百分比加入到溶剂中,然后加入引发剂,升温至50-80℃聚合,即得所述含环氧基的丙烯酸树脂溶液;
(3)氟硅改性丙烯酸酯离型剂:将含胺基的氟硅油加入到含环氧基的丙烯酸树脂溶液中,加入催化剂,升温至50-80℃,搅拌反应2-8h,制得所述的氟硅改性丙烯酸酯离型剂。
2.根据权利要求1所述的氟硅改性丙烯酸酯离型剂,其特征在于:所述端环氧基丙烯酸酯功能单体选自丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、N-环氧乙烷基亚甲基丙烯酰胺、2-甲基-N-环氧乙烷基亚甲基丙烯酰胺中的任意一种。
3.根据权利要求1所述的氟硅改性丙烯酸酯离型剂,其特征在于:所述丙烯酸单体选自丙烯酸、丙烯酸乙酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸异丙酯、丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯中的多种混合物;所述引发剂包括偶氮二异丁腈、过氧化二苯甲酰中的任意一种。
4.根据权利要求1所述的氟硅改性丙烯酸酯离型剂,其特征在于:所述催化剂包括三乙胺、N,N-二甲基异丙胺、N,N-二异丙基甲胺、三乙醇胺中的任意一种。
5.根据权利要求1所述的氟硅改性丙烯酸酯离型剂,其特征在于:所述溶剂包括乙酸乙酯、乙酸丁酯、甲苯、乙醇中的一种或多种混合物。
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