CN110698981A - 含氟有机硅披覆胶及其制备方法 - Google Patents

含氟有机硅披覆胶及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种含氟有机硅披覆胶及其制备方法。所述含氟有机硅披覆胶由包括以下重量份数的原料制备而成：基胶A 5‑100份、基胶B 5‑00份、交联剂1‑10份、基材增粘剂2‑10份、催化剂1‑5份、溶剂30‑60份；所述基胶A为羟基封端的甲基‑3,3,3‑三氟丙基(硅氧烷与聚硅氧烷)；所述基胶B为含氢氟硅油。上述含氟有机硅披覆胶固化速度可调节、耐油、防盐雾、防化学腐蚀性能大幅增强且粘接性优良，具备优异性能的三防效果。

Description

含氟有机硅披覆胶及其制备方法
技术领域
本发明涉及硅橡胶领域，特别是涉及含氟有机硅披覆胶及其制备方法。
背景技术
由于电气电源设备使用环境的多样化，如化学、震动、高尘、盐雾、潮湿与高温等环境，用于电气电源设备的线路板可能产生腐蚀、软化、变形、霉变等一系列问题，导致线路板电路出现故障。披覆胶主要用于PCB电路板、玻璃、金属及各种塑料的表面，披覆后起保护作用，其对各种电路板有良好的附着力，用于保护线路板及其相关设备免受坏境的侵蚀，从而提高并延长它们的使用寿命，确保使用的安全性和可靠性。
目前市场上使用的披覆胶主要有丙烯酸树脂类、聚氨酯类和有机硅类。丙烯酸树脂类一般适合于普通消费类电子产品选用，如电视、遥控器、计算机、电动车、仪器仪表等，聚氨脂类比丙烯酸类更好，适合于工控、电源、空调、变频器等厂家选用，而有机硅类相比于丙烯酸树脂类和聚氨酯类，其耐候性和耐高低温特性尤其突出，适合应用于汽车电子、工控、军工等领域。
专利文献201310677004.9公布了一种单组份有机硅披覆胶，由80～100份羟基封端的聚二甲基硅氧烷、5～10份稀释剂、4～8份胶膜增强剂、5～10份交联剂、0.5～1.5份增粘剂、0.5～2份催化剂在搅拌釜内真空状态下搅拌混合而得。其固化后得胶膜具有耐高低温、耐老化、柔韧、绝缘、防潮、抗震、耐电晕、抗漏电、抗冷热变化佳等特性，比通用的中性硅胶具有更好的抗撕裂性和粘接强度。专利文献201110440529.1也公布了一种单组份有机硅披覆胶，由α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷90～120份，MQ树脂10～30份，白炭黑10～30份，硫化促进剂0.3～1份，甲基三丁酮肟基硅烷2～3份，乙烯基三丁酮肟基硅烷2～3份，丙氨基三乙氧基硅烷1～3份，3-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷1～2份，溶剂70～90份经行星搅拌釜制得，固化后具有良好的电绝缘性、高强度，低硬度，高弹性，韧性好，自修复性、伸长率达到200-500％，粘接性好。
但是上述有机硅披覆胶的防盐雾、防化学腐蚀等性能还不够好，在一些环境条件十分恶劣的化学化工、军工、海洋等领域，防盐雾、防化学腐蚀性能还不能满足要求。
发明内容
基于此，本发明提供一种含氟有机硅披覆胶，固化速度可调节、耐油、防盐雾、防化学腐蚀性能大幅增强且粘接性优良，具备优异性能的三防效果。
具体技术方案为：
一种含氟有机硅披覆胶，由包括以下重量份数的原料制备而成：
Figure BDA0002230681350000021
所述基胶A为羟基封端的甲基-3,3,3-三氟丙基(硅氧烷与聚硅氧烷)；
所述基胶B为含氢氟硅油。
在其中一个实施例中，所述含氟有机硅披覆胶，由包括以下重量份数的原料制备而成：
Figure BDA0002230681350000031
在其中一个实施例中，所述基胶A的粘度为50cs-50000cs，所述基胶A中，氟原子的摩尔分数为10％-100％。
在其中一个实施例中，所述基胶A的粘度为300cs-5000cs，所述基胶A中，氟原子的摩尔分数为10％-50％。
在其中一个实施例中，所述基胶B的粘度为粘度为30cs-150cs，所述基胶B中，氟原子的摩尔分数为10％-100％，含氢量为0.2％-0.8％。
在其中一个实施例中，所述基胶B的粘度为粘度为40cs-60cs，所述基胶B中，氟原子的摩尔分数为10％-50％，含氢量为0.5％-0.8％。
在其中一个实施例中，所述交联剂为氟代烷基烷氧基硅烷。
在其中一个实施例中，所述交联剂选自(3,3,3-三氟丙基)三甲氧基硅烷、(3,3,3-三氟丙基)三乙氧基硅烷和十三氟辛基三甲氧基硅烷中的一种或几种。
在其中一个实施例中，所述基材增粘剂由包括氟代烷基烷氧基硅烷和烷氧基硅烷的原料制备而成。
在其中一个实施例中，所述氟代烷基烷氧基硅烷选自(3,3,3-三氟丙基)甲基二甲氧基硅烷、甲基(3,3,3-三氟丙基)二乙氧基硅烷、(3,3,3-三氟丙基)三甲氧基硅烷和(3,3,3-三氟丙基)三乙氧基硅烷中的一种或几种。
在其中一个实施例中，所述烷氧基硅烷选自γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三乙氧基硅烷、正硅酸甲酯和正硅酸乙酯中的一种或几种。
在其中一个实施例中，所述基材增粘剂的制备方法包括以下步骤：
将所述氟代烷基烷氧基硅烷和烷氧基硅烷混合，再加入酸性溶液或碱性溶液，在50℃-90℃下反应1h-4h，除去低沸物。
在其中一个实施例中，将所述氟代烷基烷氧基硅烷和烷氧基硅烷按照(0.5-5)：1的摩尔比混合，再加入酸性溶液或碱性溶液，在50℃-90℃下反应1h-4h，除去低沸物。
优选地，将(3,3,3-三氟丙基)甲基二甲氧基硅烷、(3,3,3-三氟丙基)甲基三甲氧基硅烷和γ-氨丙基三甲氧基硅烷按照(3-5):(2-4):(2-4)的摩尔比混合搅拌，再加入酸性溶液或碱性溶液，在50℃-90℃下反应1h-4h，除去低沸物。
还可以将(3,3,3-三氟丙基)甲基二甲氧基硅烷和γ-氨丙基三甲氧基硅烷按照(0.5-5):1的摩尔比混合搅拌，再加入酸性溶液或碱性溶液，在50℃-90℃下反应1h-4h，除去低沸物。
还可以将(3,3,3-三氟丙基)甲基二乙氧基硅烷、(3,3,3-三氟丙基)甲基三乙氧基硅烷和γ-氨丙基三乙氧基硅烷按照摩尔比为(0.5-2):(0.5-2):(0.5-2)混合搅拌，再加入酸性溶液或碱性溶液，在50℃-90℃下反应1h-4h，除去低沸物。
在其中一个实施例中，所述酸性溶液为盐酸水溶液，浓度为1-5wt％。
在其中一个实施例中，所述碱性溶液为氢氧化钾水溶液，浓度为1-5wt％。
在其中一个实施例中，所述酸性溶液或碱性溶液占所述氟代烷基烷氧基硅烷和烷氧基硅烷混合物总重量的20-40wt％。
在其中一个实施例中，所述溶剂选自甲苯、丙酮、甲乙酮、甲基异丁基酮、二氯甲烷、庚烷、正己烷、120#溶剂油和200#溶剂油中的一种或几种。
在其中一个实施例中，所述催化剂选自钛酸四异丙酯、钛酸四丁酯、有机羧酸锡和有机锡螯合物中的一种或几种。
本发明还提供一种含氟有机硅披覆胶的制备方法。
具体技术方案为：
一种含氟有机硅披覆胶的制备方法，包括以下步骤：
将所述基胶A、基胶B和溶剂混合，然后加入所述交联剂、基材增粘剂和催化剂，搅拌均匀。
与现有方案相比，本发明具有以下有益效果：
本发明采用羟基封端的甲基-3,3,3-三氟丙基(硅氧烷与聚硅氧烷)为基胶A，以含氢氟硅油为基胶B，配合交联剂、基材增粘剂、溶剂及催化剂，可以制备出固化速度可调节、耐油、防盐雾、防化学腐蚀性能大幅增强且粘接性优良，具备优异性能的三防效果披覆胶。
可能的机理如下：
含氟聚硅氧烷(或氟硅油)是指聚合物中含F-C键、Si-O-Si键和Si-C键，而不含Si-F键，且氟化的碳基团不直接连在硅原子上，中间必须有“烃桥基”或间隔基团的一类聚合物。羟基封端的甲基-3,3,3-三氟丙基(硅氧烷与聚硅氧烷)和含氢氟硅油均满足上述结构，并且主链结构均为柔顺的有机硅链、侧链均为性质稳定且表面张力极低的有机氟链的聚合物，所述羟基封端的甲基-3,3,3-三氟丙基(硅氧烷与聚硅氧烷)和含氢氟硅油在催化剂的作用下，会形成三维网状结构的弹性体，其中三氟丙基均匀分布在整个弹性体中，使制得的披覆胶具备优异的三防效果，特别是防盐雾、防化学腐蚀性能优异。同时，以含氢氟硅油作为基胶B，通过调节含氢氟硅油的添加量或其含氢量，从而可以调节披覆胶的固化速度，进而提高施工效率。
此外，在上述含氟有机硅披覆胶体系下，加入氟代烷基烷氧基硅烷和烷氧基硅烷共水解制备基材增粘剂，有利于增强胶体与基材的粘接性能，并且，通过共水解的方法，解决了由于普通硅氧烷和氟硅氧烷极性差异大，相容性差导致产品储存稳定性差和力学性能差的缺陷。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明的含氟有机硅披覆胶及其制备方法作进一步详细的说明。本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明公开内容理解更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
以下具体实施例中所涉及到的原料，若无特殊说明，均可来源于市售。
羟基封端的甲基-3,3,3-三氟丙基(硅氧烷与聚硅氧烷)可购自广州道林合成材料有限公司，型号为DFO。
含氢氟硅油可购自广州道林合成材料有限公司，型号为DFH。
实施例1
本实施例提供一种含氟有机硅披覆胶及其制备方法，步骤如下：
(1)制备基材增粘剂
将(3,3,3-三氟丙基)甲基二甲氧基硅烷、(3,3,3-三氟丙基)甲基三甲氧基硅烷和γ-氨丙基三甲氧基硅烷按照摩尔比为4:3:3混合搅拌，得混合物。
向所述混合物中滴加占所述混合物总重量30wt％的盐酸水溶液，所述盐酸水溶液的浓度为2wt％，滴加时间控制在2h，控制反应温度在55℃，滴加完毕后，继续保温反应2h，然后水洗3次，分出油层后干燥，最后在80℃、-0.095Mpa下减压蒸馏除去低沸物，得基材增粘剂。
(2)制备含氟有机硅披覆胶
将30份上述基胶A[羟基封端的甲基-3,3,3-三氟丙基(硅氧烷与聚硅氧烷)]，粘度为1000cs，氟原子的摩尔分数为70％、70份基胶B(含氢氟硅油)，粘度为50cs，氟原子的摩尔分数为70％，含氢量为0.5％wt和60份200#溶剂油在真空条件下搅拌均匀，然后加入5份交联剂(3,3,3-三氟丙基)三甲氧基硅烷，真空条件下搅拌均匀，然后加入8份基材增粘剂真空条件下搅拌均匀，然后加入4份催化剂二月桂酸二丁基锡真空条件下搅拌均匀，得含氟有机硅披覆胶。上述所述的真空条件中真空度为-0.07-0.1Mpa。
实施例2
本实施例提供一种含氟有机硅披覆胶及其制备方法，步骤如下：
(1)制备基材增粘剂
将(3,3,3-三氟丙基)甲基二甲氧基硅烷和γ-氨丙基三甲氧基硅烷按照摩尔比为1:1混合搅拌，得混合物。
向所述混合物中滴加占所述混合物总重量25wt％的氢氧化钾水溶液，所述氢氧化钾水溶液的浓度为2.5wt％，滴加时间控制在1.5h，控制反应温度在60℃，滴加完毕后，继续保温反应3h，然后水洗3次，分出油层后干燥，最后在80℃、-0.095Mpa下减压蒸馏除去低沸物，得基材增粘剂。
(2)制备含氟有机硅披覆胶
将60份上述基胶A[羟基封端的甲基-3,3,3-三氟丙基(硅氧烷与聚硅氧烷)]，粘度为3000cs，氟原子的摩尔分数为50％、40份基胶B(含氢氟硅油)，粘度为100cs，氟原子的摩尔分数为50％，含氢量为0.8％wt和50份溶剂120#溶剂油在真空条件下搅拌均匀，然后加入7份交联剂(3,3,3-三氟丙基)三甲氧氧基硅烷，真空条件下搅拌均匀，然后加入5份基材增粘剂真空条件下搅拌均匀，然后加入3份催化剂有机锡螯合物真空条件下搅拌均匀，得含氟有机硅披覆胶上述所述的真空条件中真空度为-0.07-0.1Mpa。
实施例3
本实施例提供一种含氟有机硅披覆胶及其制备方法，步骤如下：
(1)制备基材增粘剂
将(3,3,3-三氟丙基)甲基二乙氧基硅烷、(3,3,3-三氟丙基)甲基三乙氧基硅烷和γ-氨丙基三乙氧基硅烷按照摩尔比为1:1:1混合搅拌，得混合物。
向所述混合物中滴加占所述混合物总重量35wt％的盐酸水溶液，所述盐酸水溶液的浓度为1.5wt％，滴加时间控制在2h，控制反应温度在60℃，滴加完毕后，继续保温反应3h，然后水洗3次，分出油层后干燥，最后在80℃、-0.095Mpa下减压蒸馏除去低沸物，得基材增粘剂。
(2)制备含氟有机硅披覆胶
将40份上述基胶A[羟基封端的甲基-3,3,3-三氟丙基(硅氧烷与聚硅氧烷)]，粘度为500cs，氟原子的摩尔分数为100％、60份基胶B(含氢氟硅油)，粘度为40cs，氟原子的摩尔分数为70％，含氢量为0.5％wt和60份溶剂(甲苯和200#溶剂油1:1)在真空条件下搅拌均匀，然后加入10份交联剂(3,3,3-三氟丙基)三甲氧基硅烷真空条件下搅拌均匀，然后加入10份基材增粘剂真空条件下搅拌均匀，然后加入5份催化剂钛酸异丙酯真空条件下搅拌均匀，得含氟有机硅披覆胶上述所述的真空条件中真空度为-0.07-0.1Mpa。
实施例4
本实施例提供一种含氟有机硅披覆胶及其制备方法，步骤如下：
(1)制备基材增粘剂
将(3,3,3-三氟丙基)甲基二甲氧基硅烷、(3,3,3-三氟丙基)甲基三甲氧基硅烷和γ-氨丙基三甲氧基硅烷按照摩尔比为4:3:3混合搅拌，得基材增粘剂。
(2)制备含氟有机硅披覆胶
将30份上述基胶A[羟基封端的甲基-3,3,3-三氟丙基(硅氧烷与聚硅氧烷)]，粘度为1000cs，氟原子的摩尔分数为70％、70份基胶B(含氢氟硅油)，粘度为50cs，氟原子的摩尔分数为70％，含氢量为0.5％wt和60份200#溶剂油在真空条件下搅拌均匀，然后加入5份交联剂(3,3,3-三氟丙基)三甲氧基硅烷，真空条件下搅拌均匀，然后加入8份基材增粘剂真空条件下搅拌均匀，然后加入4份催化剂二月桂酸二丁基锡真空条件下搅拌均匀，得含氟有机硅披覆胶。上述所述的真空条件中真空度为-0.07-0.1Mpa。
对比例1
本对比例提供一种含氟有机硅披覆胶及其制备方法，与实施例1基本相同，区别在于，将基胶A替换为粘度为1000cs，羟基封端聚二甲基硅氧烷。具体步骤如下：
(1)制备基材增粘剂
将(3,3,3-三氟丙基)甲基二甲氧基硅烷、(3,3,3-三氟丙基)甲基三甲氧基硅烷和γ-氨丙基三甲氧基硅烷按照摩尔比为4:3:3混合搅拌，得混合物。
向所述混合物中滴加占所述混合物总重量30wt％的盐酸水溶液，所述盐酸水溶液的浓度为2wt％，滴加时间控制在2h，控制反应温度在55℃，滴加完毕后，继续保温反应2h，然后水洗3次，分出油层后干燥，最后在80℃、-0.095Mpa下减压蒸馏除去低沸物，得基材增粘剂。
(2)制备含氟有机硅披覆胶
将30份上述基胶A[羟基封端的甲基-3,3,3-三氟丙基(硅氧烷与聚硅氧烷)]，粘度为1000cs，氟原子的摩尔分数为70％、70份基胶B(含氢氟硅油)，粘度为50cs，氟原子的摩尔分数为70％，含氢量为0.5％wt和60份200#溶剂油在真空条件下搅拌均匀，然后加入5份交联剂(3,3,3-三氟丙基)三甲氧基硅烷，真空条件下搅拌均匀，然后加入8份基材增粘剂真空条件下搅拌均匀，然后加入4份催化剂二月桂酸二丁基锡真空条件下搅拌均匀，得含氟有机硅披覆胶。上述所述的真空条件中真空度为-0.07-0.1Mpa。
对比例2
本对比例提供一种含氟有机硅披覆胶及其制备方法，与实施例1基本相同，区别在于，未加入含氢氟硅油。具体步骤如下：
(1)制备基材增粘剂
将(3,3,3-三氟丙基)甲基二甲氧基硅烷、(3,3,3-三氟丙基)甲基三甲氧基硅烷和γ-氨丙基三甲氧基硅烷按照摩尔比为4:3:3混合搅拌，得混合物。
向所述混合物中滴加占所述混合物总重量30wt％的盐酸水溶液，所述盐酸水溶液的浓度为2wt％，滴加时间控制在2h，控制反应温度在55℃，滴加完毕后，继续保温反应2h，然后水洗3次，分出油层后干燥，最后在80℃、-0.095Mpa下减压蒸馏除去低沸物，得基材增粘剂。
(2)制备含氟有机硅披覆胶
将100份上述基胶A[羟基封端的甲基-3,3,3-三氟丙基(硅氧烷与聚硅氧烷)]，粘度为1000cs，氟原子的摩尔分数为70％和50份200#溶剂油在真空条件下搅拌均匀，然后加入5份交联剂(3,3,3-三氟丙基)三甲氧基硅烷真空条件下搅拌均匀，然后加入8份基材增粘剂真空条件下搅拌均匀，然后加入4份催化剂二月桂酸二丁基锡真空条件下搅拌均匀，得含氟有机硅披覆胶上述所述的真空条件中真空度为-0.07-0.1Mpa。
性能测试
对实施例1-4和对比例1-2最终获得含氟有机硅披覆胶进行测试，按GB/T10125-2012人造气氛腐蚀试验盐雾试验进行试验。试验结果见表1
表1试样耐盐雾试验结果
Figure BDA0002230681350000111
由上述内容可知，实施例1-4制得的含氟有机硅披覆胶防盐雾、防化学腐蚀性能大幅增强。其中，相对与实施例1，实施例4制得的含氟有机硅披覆胶的粘接性能稍差。对比例1和对比例2制得的含氟有机硅披覆胶防盐雾、防化学腐蚀性能稍差。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种含氟有机硅披覆胶，其特征在于，由包括以下重量份数的原料制备而成：
Figure FDA0002230681340000011
所述基胶A为羟基封端的甲基-3,3,3-三氟丙基(硅氧烷与聚硅氧烷)；
所述基胶B为含氢氟硅油。
2.根据权利要求1所述的含氟有机硅披覆胶，其特征在于，由包括以下重量份数的原料制备而成：
Figure FDA0002230681340000012
3.根据权利要求1所述的含氟有机硅披覆胶，其特征在于，所述基胶A的粘度为50cs-50000cs，所述基胶A中，氟原子的摩尔分数为10％-100％；及/或，
所述基胶B的粘度为粘度为30cs-150cs，所述基胶B中，氟原子的摩尔分数为10％-100％，含氢量为0.2％-0.8％。
4.根据权利要求1所述的含氟有机硅披覆胶，其特征在于，所述交联剂为氟代烷基烷氧基硅烷。
5.根据权利要求4所述的含氟有机硅披覆胶，其特征在于，所述交联剂选自(3,3,3-三氟丙基)三甲氧基硅烷、(3,3,3-三氟丙基)三乙氧基硅烷和十三氟辛基三甲氧基硅烷中的一种或几种。
6.根据权利要求1-5任一项所述的含氟有机硅披覆胶，其特征在于，所述基材增粘剂由包括氟代烷基烷氧基硅烷和烷氧基硅烷的原料制备而成。
7.根据权利要求6所述的含氟有机硅披覆胶，其特征在于，所述氟代烷基烷氧基硅烷选自(3,3,3-三氟丙基)甲基二甲氧基硅烷、甲基(3,3,3-三氟丙基)二乙氧基硅烷、(3,3,3-三氟丙基)三甲氧基硅烷和(3,3,3-三氟丙基)三乙氧基硅烷中的一种或几种；及/或，
所述烷氧基硅烷选自γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三乙氧基硅烷、正硅酸甲酯和正硅酸乙酯中的一种或几种。
8.根据权利要求6所述的含氟有机硅披覆胶，其特征在于，所述基材增粘剂的制备方法包括以下步骤：
将所述氟代烷基烷氧基硅烷和烷氧基硅烷混合，再加入酸性溶液或碱性溶液，在50℃-90℃下反应1h-4h，除去低沸物。
9.根据权利要求1-5任一项所述的含氟有机硅披覆胶，其特征在于，所述溶剂选自甲苯、丙酮、甲乙酮、甲基异丁基酮、二氯甲烷、庚烷、正己烷、120#溶剂油和200#溶剂油中的一种或几种；及/或，
所述催化剂选自钛酸四异丙酯、钛酸四丁酯、有机羧酸锡和有机锡螯合物中的一种或几种。
10.一种权利要求1-9任一项所述的含氟有机硅披覆胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将所述基胶A、基胶B和溶剂混合，然后加入所述交联剂、基材增粘剂和催化剂，搅拌均匀。
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