CN114574263B - 一种液体减阻蜡及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明属于滑雪板减阻技术领域，具体涉及一种液体减阻蜡及应用。本发明提供一种液体减阻蜡，包括长链含氟烷基酯和易挥发有机溶剂。本发明提供的液体减阻蜡以长链含氟烷基酯作为有效的防水减阻组分，长链含氟烷基酯由于具有长碳链结构和氟取代基，具有良好的疏水润滑性能；将本发明提供的液体减阻蜡应用于滑雪器具需要减阻的表面时，易挥发有机溶剂快速挥发后能够使长链含氟烷基酯在滑雪器具表面迅速表干，使长链含氟烷基酯在滑雪器具表面形成疏水润滑减阻层，提高滑雪器具的防水减阻效果。而且，本发明提供的液体减阻蜡使用时不需额外加热，施工便捷。

Description

一种液体减阻蜡及其应用
技术领域
本发明属于滑雪板减阻技术领域，具体涉及一种液体减阻蜡及其应用。
背景技术
滑雪是一项风靡全球的体育运动。体育竞赛中，运动员滑行时受到的阻力主要来源于两大部分，其中70～80％为空气阻力，20～30％为雪板和雪面之间的摩擦阻力。为了减小阻力，让运动员获得更高的滑行速度，提高运动员的竞赛成绩，一方面可以通过降低服装与空气之间的摩擦阻力或调整滑行姿态减小空气阻力。另一方面，减小滑雪板与雪面之间的摩擦阻力。
在滑雪板上打蜡可以充分降低雪板与雪面之间的摩擦，提高滑雪板的疏水性，避免滑雪板与雪面在摩擦过程中产生水分导致的毛细液桥阻力，可以有效提高滑行速度。
但是，传统的采用固体减阻蜡，例如聚乙烯蜡在滑雪板上打蜡需将滑雪减阻蜡熔融后熨烫至滑雪板底，还需冷却后进行刮除、打磨，打蜡工艺复杂繁琐。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种液体减阻蜡及其应用。本发明提供的液体减阻蜡不仅具有良好的防水减阻效果并且不需要繁琐的打蜡工艺，使用简便。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种液体减阻蜡，包括长链含氟烷基酯和易挥发有机溶剂；所述长链含氟烷基酯具有式1所示结构：
Figure BDA0003557615470000011
其中，式1中，R1为长链烷基，R2为氟烷基。
优选的，所述长链烷基的碳原子数量≥12。
优选的，所述长链烷基包括硬脂酰氯、棕榈酰氯和月桂酰氯中的一种或多种。
优选的，所述氟烷基为全氟烷基。
优选的，所述氟烷基包括全氟辛基、全氟己基和全氟丁基中的一种或多种。
优选的，所述长链含氟烷基酯的制备方法包括以下步骤：
将长链烷基酰氯、氟烷基醇和极性有机溶剂混合发生取代反应，得到长链含氟烷基酯。
优选的，所述易挥发有机溶剂包括易挥发的液体烷烃和易挥发的液体醇的混合溶剂；所述易挥发的液体烷烃和易挥发的液体醇的质量比为1:(1～4)。
优选的，所述易挥发的液体烷烃包括正己烷和/或正辛烷，所述易挥发的液体醇包括异丙醇、正丁醇和异丁醇中的一种多种。
优选的，所述液体减阻蜡中所述长链含氟烷基酯的质量百分含量为0.5～1％。
本发明提供了上述技术方案所述的液体减阻蜡在滑雪器具减阻中的应用，所述应用为：将所述液体减阻蜡涂覆于所述滑雪器具需要减阻的表面后依次进行表干和抛光。
本发明提供一种液体减阻蜡，包括长链含氟烷基酯和易挥发有机溶剂；所述长链含氟烷基酯具有式1所示结构：
Figure BDA0003557615470000021
其中，式1中，R1为长链烷基，R2为氟烷基。
本发明提供的液体减阻蜡以长链含氟烷基酯作为有效的防水减阻组分，长链含氟烷基酯由于具有长碳链结构和氟取代基，其中，长链烷烃结构与滑雪板基材(聚乙烯材料)结构相似，能够与板底更好的融合、吸附，配合氟取代基的疏水性，从而本发明提供的液态减阻蜡具有良好的疏水润滑性能；将本发明提供的液体减阻蜡应用于滑雪器具需要减阻的表面时，易挥发有机溶剂快速挥发后能够使长链含氟烷基酯在滑雪器具表面迅速表干，使长链含氟烷基酯在滑雪器具表面形成疏水润滑减阻层，提高滑雪器具的防水减阻效果。而且，本发明提供的液体减阻蜡使用时不需额外加热，施工便捷。
附图说明
图1为本发明实施例制备的氟改性固体产物的实物图；
图2为本发明实施例制备的液体减阻蜡实物图；
图3为本发明实施例制备的液体减阻蜡处理的滑雪板底面的疏水角。
具体实施方式
本发明提供一种液体减阻蜡，包括长链含氟烷基酯和易挥发有机溶剂；所述长链含氟烷基酯具有式1所示结构：
Figure BDA0003557615470000031
其中，式1中，R1为长链烷基，R2为氟烷基。
在本发明中，所述长链含氟烷基酯的制备方法优选包括以下步骤：
将长链烷基酰氯、氟烷基醇和极性有机溶剂混合发生取代反应，得到长链含氟烷基酯。
在本发明中，所述长链烷基酰氯的碳原子数量优选≥12。
在本发明中，所述长链烷基酰氯优选直链烷基酰氯。
在本发明中，所述长链烷基酰氯优选包括硬脂酰氯、棕榈酰氯和月桂酰氯中的一种或多种，更优选为硬脂酰氯。
在本发明中，所述氟烷基醇优选为全氟烷基醇。
在本发明中，所述氟烷基醇包括全氟辛醇、全氟己醇和全氟丁醇中的一种或多种，更优选为全氟辛醇。
在本发明中，所述长链烷基酰氯和氟烷基醇的摩尔比优选为1:(1～3)，更优选为1:(1.2～2.5)。
在本发明中，所述极性有机溶剂优选为无水极性有机溶剂。
在本发明中，所述极性有机溶剂优选包括无水甲苯、无水二甲苯、无水四氢呋喃和无水无水二氯甲烷中的一种或多种，更优选为无水甲苯。
在本发明中，所述混合优选包括以下步骤：
将所述长链烷基酰氯和极性有机溶剂第一混合，得到长链烷基酰氯溶液；
将所述长链烷基酰氯溶液和所述氟烷基醇第二混合。
在本发明中，所述长链烷基酰氯溶液的浓度优选为0.1～1mol/L，更优选为0.25～0.8mol/L。
在本发明中，所述第二混合优选为将所述氟烷基醇滴加至所述长链烷基酰氯溶液中，进行所述取代反应。
在本发明中，所述滴加优选在搅拌的条件下进行，本发明对所述搅拌的具体实施过程没有特殊要求。
在本发明中，所述滴加的速度优选为2～10g/min，更优选为2.5～8g/min。
在本发明中，所述取代反应的温度优选为40～100℃，更优选为80℃。
在本发明中，所述取代反应的保温时间优选为6～12h，更优选为8h。
在本发明中，所述取代反应优选通过油浴保温进行。
在本发明中，所述取代反应的方程式为式2所示：
Figure BDA0003557615470000041
在本发明中，所述取代反应后得到取代反应液，本发明优选对降温至室温的所述取代反应液进行后处理，得到所述长链含氟烷基酯。在本发明中，所述取代反应液降温至室温时，所述取代反应液中有白色粉末析出，所述白色粉末即为制备得到的长链含氟烷基酯。
在本发明中，所述后处理优选包括以下步骤：依次进行固液分离、洗涤和干燥。本发明对所述固液分离的具体实施方式没有特殊要求，采用本领域技术人员熟知的固液分离方式即可。本发明优选对所述固液分离的固体进行洗涤，在本发明中，所述洗涤优选包括依次进行乙腈洗涤、氟碳溶剂洗涤、饱和碳酸钠溶液洗涤和水洗。在本发明中，所述乙腈洗涤、氟碳溶剂洗涤、饱和碳酸钠溶液洗涤和水洗各自的洗涤次数均优选为3次。在本发明中，最后一次水洗后，本发明将固液分离后的洗涤产物进行干燥，在本发明中，所述干燥的时间优选为真空干燥，在本发明中，所述真空干的温度优选为40℃，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8～24h。
在本发明中，所述易挥发有机溶剂优选包括易挥发的液体烷烃和易挥发的液体醇的混合溶剂。
在本发明中，所述易挥发的液体烷烃和易挥发的液体醇的质量比优选为1:(1～4)，具体优选为1:3、1:1或1:4。
在本发明中，所述易挥发的液体烷烃包括正己烷和/或正辛烷。
在本发明中，所述易挥发的液体醇优选包括异丙醇、正丁醇和异丁醇中的一种多种，更优选为异丙醇、正丁醇和异丁醇中的一种或两种，最优选为异丙醇。
在本发明的具体实施例中，所述易挥发有机溶剂具体优选为正辛烷和异丙醇的混合溶剂或正己烷和异丙醇的混合溶剂。
在本发明中，所述液体减阻蜡中所述长链含氟烷基酯的质量百分含量优选为0.5～1％，更优选为0.55～0.95％。
在本发明中，所述液体减阻蜡的制备方法优选包括以下步骤：将所述长链含氟烷基酯溶解于所述易挥发有机溶剂中，得到所述液体减阻蜡。
在本发明中，所述溶解优选在室温条件下进行。
本发明提供了上述技术方案所述的液体减阻蜡在滑雪器具减阻中的应用，所述应用优选为：将所述液体减阻蜡涂覆于所述滑雪器具需要减阻的表面后依次进行表干和抛光。
本发明提供的液体减阻蜡能够直接涂覆于所述滑雪器具上，实现滑雪器具的防水减阻。
在本发明中，所述滑雪器具具体优选为滑雪板。
在本本发明中，所述涂覆优选为采用海绵或无纺布将所述液体减阻蜡涂覆到滑雪板需要减阻的表面。
本发明对所述涂覆的液体减阻蜡的质量没有特殊要求，将所述滑雪器具需要减阻的表面润湿即可。
在本发明中，所述表干的具体方式优选为自然晾干。
在本发明中，所述表干后，本发明优选去除多余的减阻蜡后，再进行抛光。
本发明提供的液体减阻蜡能够明显提升滑雪器具的疏水性，减小雪面与滑雪器具接触面的摩擦系数，提升运动员成绩，且本发明提供的液体减阻蜡使用方便。
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4.5g硬脂酰氯、10g无水甲苯加入到100mL两口烧瓶中，将两口烧瓶置于油浴锅中，烧瓶上方架置通冷却循环水的球形冷凝管及酸性气体收集装置。搅拌并升温至80℃，通过恒压滴液漏斗将5.7g全氟辛醇滴加到烧瓶中，反应8h后，停止加热，冷却至室温，大量白色粉末析出，固液分离后通过乙腈、氟碳溶剂、饱和碳酸钠溶液和纯净水各洗涤三次，过滤、于40℃真空干燥48h后，得到氟改性固体粉末蜡，实物图如图1所示。
将制备得到的氟改性固体粉末蜡加入10g正辛烷、30g异丙醇配成的混合溶剂中，即得到液体减阻蜡，实物图如图2所示。
用海绵或无纺布将液体减阻蜡涂覆到滑雪板底面上，表干后分别用橡木擦、鬃毛刷和尼龙刷进行刷蜡、抛光处理，即得到该液体减阻蜡处理的滑雪板。
通过以上方法处理后的滑雪板，疏水角为118.7°，如图3所示，在-12～-20℃下的雪上摩擦系数为0.039。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2～9与实施例1的制备方法基本相同，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所得的液体减阻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
Figure BDA0003557615470000061
Figure BDA0003557615470000071
由实施例1～9的结果表明，本发明使用氟改性固体粉末蜡和易挥发有机溶剂作为原料，氟改性粉末蜡能够提高液体减阻蜡的润滑性和疏水性；使用易挥发有机溶剂，能够使液体减阻蜡快速表干，施工时不需额外加热，方便快捷。本发明提供的液体减阻蜡施工便捷，具有良好的滑雪板减阻效果。
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 (4)

1.一种液体减阻蜡，其特征在于，由长链含氟烷基酯和易挥发有机溶剂组成；所述长链含氟烷基酯具有式1所示结构：
Figure FDA0004169525170000011
其中，式1中，R1为长链烷基，R2为氟烷基；
所述长链烷基为硬脂酰氯、棕榈酰氯和月桂酰氯的链烷基的一种或多种；所述氟烷基为全氟辛烷、全氟己烷和全氟丁烷的一种或多种；
所述易挥发有机溶剂包括易挥发的液体烷烃和易挥发的液体醇的混合溶剂；所述易挥发的液体烷烃和易挥发的液体醇的质量比为1:(1～4)；所述液体减阻蜡中所述长链含氟烷基酯的质量百分含量为0.5～1％。
2.根据权利要求1所述的液体减阻蜡，其特征在于，所述长链含氟烷基酯的制备方法包括以下步骤：
将长链烷基酰氯、氟烷基醇和极性有机溶剂混合发生取代反应，得到长链含氟烷基酯。
3.根据权利要求1所述的液体减阻蜡，其特征在于，所述易挥发的液体烷烃包括正己烷和/或正辛烷，所述易挥发的液体醇包括异丙醇、正丁醇和异丁醇中的一种多种。
4.权利要求1～3任一项所述的液体减阻蜡在滑雪器具减阻中的应用，其特征在于，所述应用为：将所述液体减阻蜡涂覆于所述滑雪器具需要减阻的表面后依次进行表干和抛光。
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