CN114573757A - 一种氟改性聚乙烯蜡及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明属于滑雪板减阻技术领域，具体涉及一种氟改性聚乙烯蜡及其制备方法和应用。本发明提供一种氟改性聚乙烯蜡的制备方法，包括以下步骤：将马来酸酐接枝聚乙烯蜡、氟烷基醇、质子酸催化剂和极性有机溶剂混合发生酯化反应，得到氟改性聚乙烯蜡。本发明提供的氟改性聚乙烯蜡的制备方法得到的氟改性聚乙烯蜡具有与雪板器具表面附着力好，疏水性佳的效果，能有效降低滑雪器具与雪面之间摩擦阻力。并且本发明提供的制备方法过程简单、操作方便、方法可控、成本低廉，便于推广使用。
Description
技术领域
本发明属于滑雪板减阻技术领域，具体涉及一种氟改性聚乙烯蜡及其制备方法和应用。
背景技术
滑雪运动是运动员把滑雪板装在靴底上，在雪地上进行速度、跳跃和滑降的竞赛运动。在滑雪赛场上，选手间的体力、竞技水平差别非常小，比赛成绩差别往往很小(＜0.1s)，因此，减小雪与滑雪板间摩擦阻力是提升运动员比赛成绩主要手段。滑雪板减阻蜡是通过改善雪板的润湿特性，减小雪板与雪面水膜之间粘滞阻力，降低雪板与雪面之间摩擦系数，进而提升运动员行进速度。现有的滑雪板减阻蜡多为国外生产制作，如SWIX-LF4、SWIX-LF6、SWIX-LF10等，其具有低的摩擦系数和高疏水角，具有良好的滑雪板减阻效果。但其成本高，价格昂贵(进口swix滑板蜡每块45g，约800元人民币)，限制了其推广应用。
中国专利CN113372729A公开了一种减阻蜡及其制备方法和在滑雪板减阻中的应用，采用石蜡、氯化石蜡和三种氟改性固体润滑剂复配使用，其中三种氟改性固体润滑剂为氟化石墨、氟改性洋葱碳和氟改性碳纳米管，虽然减阻效果好，但是三种氟改性固体润滑剂与石蜡和氯化石蜡的混合效果对减阻蜡的减阻效果影响大，导致上述专利中公开的减阻蜡在使用过程中不同批次的产品减阻性能稳定性差，且复配产品的成本仍然较高。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种氟改性聚乙烯蜡及其制备方法和应用。本发明提供的氟改性聚乙烯蜡不仅具有良好的防水减阻效果并且制备工艺简单，成本低。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种氟改性聚乙烯蜡的制备方法，包括以下步骤：
将马来酸酐接枝聚乙烯蜡、氟烷基醇、质子酸催化剂和极性有机溶剂混合发生酯化反应，得到氟改性聚乙烯蜡。
优选的，所述马来酸酐接枝聚乙烯蜡的数均分子量为2000～8000。
优选的，所述马来酸酐接枝聚乙烯蜡的马来酸酐的接枝量≥8wt％。
优选的，所述氟烷基醇包括六氟丁醇、全氟丁基乙醇、全氟己基乙醇和全氟辛基乙醇中的一种或多种。
优选的，所述马来酸酐接枝聚乙烯蜡和氟烷基醇的摩尔比为1:(1～3)。
优选的，所述质子酸催化剂占所述马来酸酐接枝聚乙烯蜡的质量百分比为0.5～2％。
优选的，所述酯化反应的温度为135～160℃，所述酯化反应的保温时间为2～8h。
本发明提供了上述技术方案所述的制备方法制备得到的氟改性聚乙烯蜡。
本发明提供了上述技术方案所述的氟改性聚乙烯蜡在滑雪器具减阻中的应用。
本发明提供一种氟改性聚乙烯蜡的制备方法，包括以下步骤：将马来酸酐接枝聚乙烯蜡、氟烷基醇、质子酸催化剂和极性有机溶剂混合发生酯化反应，得到氟改性聚乙烯蜡。本发明提供的制备方法以氟改性聚乙烯蜡为原料，采用氟烷基醇对氟改性聚乙烯蜡进行氟改性，在质子酸催化剂催化条件下，马来酸酐接枝聚乙烯蜡的马来酸酐基团开环酯化得到氟改性聚乙烯蜡，由于氟改性聚乙烯蜡同时含有聚乙烯链段和低表面能氟烷基链段，具有与雪板器具表面附着力好，疏水性佳的效果，能有效降低滑雪器具与雪面之间摩擦阻力，避免滑雪器具表面氧化和磨损，并且本发明提供的制备方法过程简单、操作方便、方法可控、成本低廉，便于推广使用。
附图说明
图1为本发明实施例1制备的氟改性聚乙烯蜡实物图；
图2为本发明实施例1制备的氟改性聚乙烯蜡处理的滑雪板底面的疏水角。
具体实施方式
本发明提供一种氟改性聚乙烯蜡的制备方法，包括以下步骤：
将马来酸酐接枝聚乙烯蜡、氟烷基醇、质子酸催化剂和极性有机溶剂混合发生酯化反应，得到氟改性聚乙烯蜡。
在本发明中，若无特殊说明，所用原料均为本领域技术人员熟知的市售产品。
在本发明中，所述马来酸酐接枝聚乙烯蜡的数均分子量优选为2000～8000，更优选为2500～7500，在本发明中的具体实施例中，所述马来酸酐接枝聚乙烯蜡的数均分子量优选为3000、8000或5000。
在本发明中，所述马来酸酐接枝聚乙烯蜡的马来酸酐的接枝量优选≥8wt％，在本发明的具体实施例中，所述马来酸酐接枝聚乙烯蜡的马来酸酐的接枝量具体优选为8％。
在本发明中，所述氟烷基醇优选包括六氟丁醇、全氟丁基乙醇、全氟己基乙醇和全氟辛基乙醇中的一种或多种。
在本发明的具体实施例中，所述氟烷基醇具体优选为全氟己基乙醇、全氟辛基乙醇、六氟丁醇或全氟丁基乙醇。
在本发明中，所述马来酸酐接枝聚乙烯蜡和氟烷基醇的质量比优选为1:(9～38)，更优选为1:(10～25)。
在本发明中，所述极性有机溶剂优选为无水溶剂。
在本发明中，所述极性有机溶剂具体优选为无水二甲苯。
在本发明的具体实施例中，所述马来酸酐接枝聚乙烯蜡的质量与所述极性有机溶剂的体积之比优选为1g:6mL。
在本发明中，所述质子酸催化剂优选为对甲苯磺酸。
在本发明中，所述质子酸催化剂占所述马来酸酐接枝聚乙烯蜡的质量百分比优选为0.5～2％，更优选为0.55～1.8％。
在本发明中，所述混合优选包括以下步骤：
将所述马来酸酐接枝聚乙烯蜡溶解于所述极性有机溶剂中，得到马来酸酐接枝聚乙烯蜡溶液；
将所述氟烷基醇和质子酸催化剂依次与所述马来酸酐接枝聚乙烯蜡溶液混合。
在本发明中，所述酯化反应的温度优选为135～160℃，更优选为150℃。
在本发明中，所述酯化反应的保温时间优选为2～8h，更优选为2.5～7h。
在本发明中，由室温升温至所述酯化反应的温度的过程和所述酯化反应的过程优选在搅拌的条件下进行。
在本发明中，所述酯化反应优选在油浴条件下进行。
在本发明中，所述酯化反应时，所述极性有机溶剂优选处理回流状态。在本发明中，所述酯化反应时，本发明优选在酯化反应装置中设置反水器，方所述酯化反应无水分提出，所述酯化反应结束。
在本发明中，所述酯化反应结束后，将所述酯化反应液降温至室温后，所述酯化反应液中析出大量白色微晶，所述白色微晶即为所述氟改性聚乙烯蜡。
本发明优选对含有氟改性聚乙烯蜡的酯化反应液进行后处理，得到所述氟改性聚乙烯蜡。在本发明中，所述后处理优选包括：依次进行固液分离、洗涤和干燥。在本发明中，所述固液分离优选为过滤。本发明优选对所述固液分离得到的固体产物进行洗涤，在本发明中，所述洗涤优选为二甲苯洗涤，在本发明中，所述洗涤的次数优选为3次。本发明对所述洗涤的具体实施过程没有特殊要求。在本发明中，所述干燥优选为真空干燥，所述真空干燥的温度优选为60℃，所述真空干燥的真空度优选＜10Pa，所述真空干燥的保温保压时间优选为8～48h。
本发明提供了上述技术方案所述的制备方法制备得到的氟改性聚乙烯蜡。
本发明所得的所述氟改性蜡粉含有聚乙烯链段和低表面能氟烷基链段，具有与雪板面附着力好，疏水性佳效果，能有效降低滑雪板与雪面之间摩擦阻力，避免滑雪板氧化和磨损的优点，具有广泛的应用前景。
被本发明提供了上述技术方案所述的氟改性聚乙烯蜡在滑雪器具减阻中的应用。
本发明对所述应用的具体实施过程没有特殊要求。
在本发明中，所述应用具体优选为：将所述氟改性聚乙烯蜡铺洒在所述滑雪器具需要减阻的表面，将电熨斗升温至160℃，将上述技术方案所述逇氟改性聚乙烯蜡粉末熨烫熔融至所述滑雪器具需要减阻的表面，冷却至室温，用专用刮板刮除多余蜡，分别依次用钢刷、鬃毛刷、软尼龙刷进行刷蜡、抛光处理，即得到所述氟改性聚乙烯蜡蜡处理的化学器具。
本发明提供的氟改性聚乙烯蜡能够明显提升滑雪器具的疏水性，减小雪面与板底间的摩擦系数，提升运动员成绩。
为了进一步说明本发明，下面结合实施例对本发明提供的技术方案进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
将50g马来酸酐改性聚乙烯蜡(数均分子量3000，接枝量8wt％)加入到500mL三口瓶中，分别将300mL无水二甲苯，29.7g全氟己基乙醇，0.5g对甲苯磺酸加入到三口瓶中，搅拌并升温至150℃进行反应，反应过程中不断有水分抽提出，约至反应无水分抽提出，停止加热，冷却至室温，大量白色改性聚乙烯微晶粉末析出，抽滤除去溶剂，用无水二甲苯清洗微晶粉末3次，于60℃真空干燥24h，得到氟改性聚乙烯蜡粉。
将上述氟改性聚乙烯粉末蜡铺洒在滑雪板板底，电熨斗升温至160℃，将该粉末蜡熨烫熔融至板底，冷却至室温，用专用刮板刮除多余蜡，分别依次用钢刷、鬃毛刷、软尼龙刷进行刷蜡、抛光处理，即得到该粉末蜡处理雪板。
通过以上方法处理后的雪板，疏水角为118°，在-5～-10℃下的雪上摩擦系数为0.035。其中疏水角通过接触角测试仪测得，摩擦系数通过雪上摩擦测试试验机测得。
实施例2～9
实施例2～8制备过程与实施例1基本相同，区别在于：原料的种类和用量不同。实施例2～10的原料种类和用量见表1。对实施例2～9所得的氟改性聚乙烯蜡处理后的滑雪板底面的疏水角和摩擦系数进行测试，所得结果见表1。其中疏水角通过接触角测试仪测得，摩擦系数通过雪上摩擦测试试验机测得。
表1实施例2～10的原料种类、用量及性能
由实施例1～9的结果表明，本发明所得的所述氟改性蜡粉含有聚乙烯链段和低表面能氟烷基链段，具有与雪板面附着力好，疏水性佳效果，能有效降低滑雪板与雪面之间摩擦阻力，避免滑雪板氧化和磨损的优点，具有广泛的应用前景。并且该滑雪蜡的制备方法过程简单、操作方便、方法可控、成本低廉，便于推广使用。
尽管上述实施例对本发明做出了详尽的描述，但它仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例，人们还可以根据本实施例在不经创造性前提下获得其他实施例，这些实施例都属于本发明保护范围。
Claims (9)
1.一种氟改性聚乙烯蜡的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将马来酸酐接枝聚乙烯蜡、氟烷基醇、质子酸催化剂和极性有机溶剂混合发生酯化反应，得到氟改性聚乙烯蜡。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述马来酸酐接枝聚乙烯蜡的数均分子量为2000～8000。
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述马来酸酐接枝聚乙烯蜡的马来酸酐的接枝量≥8wt％。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述氟烷基醇包括六氟丁醇、全氟丁基乙醇、全氟己基乙醇和全氟辛基乙醇中的一种或多种。
5.根据权利要求3或4所述的制备方法，其特征在于，所述马来酸酐接枝聚乙烯蜡和氟烷基醇的质量比为1:(9～38)。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述质子酸催化剂占所述马来酸酐接枝聚乙烯蜡的质量百分比为0.5～2％。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述酯化反应的温度为135～160℃，所述酯化反应的保温时间为2～8h。
8.权利要求1～7任一项所述的制备方法制备得到的氟改性聚乙烯蜡。
9.权利要求8所述的氟改性聚乙烯蜡在滑雪器具减阻中的应用。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02173006A (ja) * | 1988-12-26 | 1990-07-04 | Mitsui Petrochem Ind Ltd | 含フッ素エステル型ポリオレフィンワックス及び該ワックスからなる撥水撥油剤 |
| EP2360217A1 (de) * | 2010-02-11 | 2011-08-24 | Holmenkol AG | Pulverförmige Gleitmittel für Wintersportgeräte |
| CN113025410A (zh) * | 2021-03-17 | 2021-06-25 | 清华大学 | 一种新型微纳米多组元复合雪蜡及其制备工艺 |
-
2022
- 2022-03-22 CN CN202210284512.XA patent/CN114573757A/zh active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02173006A (ja) * | 1988-12-26 | 1990-07-04 | Mitsui Petrochem Ind Ltd | 含フッ素エステル型ポリオレフィンワックス及び該ワックスからなる撥水撥油剤 |
| EP2360217A1 (de) * | 2010-02-11 | 2011-08-24 | Holmenkol AG | Pulverförmige Gleitmittel für Wintersportgeräte |
| CN113025410A (zh) * | 2021-03-17 | 2021-06-25 | 清华大学 | 一种新型微纳米多组元复合雪蜡及其制备工艺 |
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