[发明专利]一种有机氟硅杂化光敏树脂及其合成方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种有机氟硅杂化光敏树脂，特别是一种有机氟硅杂化光敏树脂及其合成方法。

背景技术

氟原子的原子半径小，电负性最强，氟碳键键能大，内聚能低，热稳定性和化学稳定性高。因此，氟碳聚合物具有表面能极低，耐热、耐候、耐化学介质性优良、折射率低等特性。聚四氟乙烯（PTFE）是氟碳聚合物的典型代表，分子对称，其相邻氟原子相互排斥，使氟原子不在同一平面内，沿碳链呈螺旋状分布将中间的碳链严密包裹，具有很好地屏蔽保护作用。含氟丙烯酸酯聚合物中含氟侧链R_f包裹着主链，具备与PTFE类似的特性，广泛用作材料表面改性剂，赋予憎水憎油性、防污性、自润滑性、脱模性、耐候性、耐腐蚀性、耐热性等。R_f链节与碳氢链节之间因界面张力差异极大导致相容性差，具有表面自取向能力，即表面迁移特性。从理论上讲，而且研究结果也证实，通过科学可行的手段使表面有效覆盖上-CF₃和-CF₂基团，就可以在保持材料本体特征的同时，赋予氟碳聚合物的特性。含氟丙烯酸酯聚合物，由于其分子结构和性能的特殊性，在织物、皮革、纸张等领域已获得广泛应用。无论是表面处理（如织物涂层、皮革涂饰、纸张表面施胶）还是内部纤维处理（如织物浸扎、皮革鞣后湿整理、纸张内部施胶）主要是利用含氟丙烯酸酯聚合物在基材(纤维）表面形成的膜具有极低的表面自由能这一特性。一般地，基材的表面自由能降低至20mN/m以下就具有疏水疏油性，而且能保持良好的手感、透气性和透湿性。

有机硅是第一个获得广泛应用的元素有机高分子化合物，因其独特的化学结构而具有优异的性能，广泛应用于国民经济的各个领域，在涂料工业中亦占有相当重要的地位。硅树脂由于具有类似石英的网状化学结构，不同于普通涂料通过形成连续致密的膜来阻止液态水的吸收，而是通过赋予多孔基材憎水性和增强基材来达到保护目的，因此涂膜具有良好的呼吸功能和更为优异的耐候性。有机硅涂料是以有机硅聚合物或有机硅改性聚合物为主要成膜物质的涂料，它具有优良的耐热耐寒、电绝缘、耐电晕、耐辐射、耐潮湿和憎水、耐候、耐沾污及耐化学腐蚀等性能，近年来在产品性能改进及应用方面都得到了迅速发展。

综上所述，氟化树脂所形成的的固化膜具有超低的表面能，防污防粘性能非常优秀，与其他合成树脂涂料相比，具有优良的耐候性、耐久性、耐污染性、耐化学品性，尤其用于建筑物的外部装饰具有其他涂料无法相比的特点，而且表面十分滑爽，摩擦系数低，耐刮伤性能也相当卓越，是一类非常诱人的涂料树脂；聚硅氧烷含无机主链，固化产物耐热稳定，又含有众多的有机基团，赋予分子链足够的柔顺性和可变形性，表现为耐低温性能良好，宽广的适用温度范围；聚合物耐腐蚀能力和耐候性强；对极性物质强烈排斥，防潮性好，电绝缘性能优异；同时固化表面自由能较低，也有优异的防沾污性。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种有机氟硅杂化光敏树脂，该树脂结合了有机、无机材料、氟树脂、硅树脂的多重优点，具有良好的耐候性、柔韧性、防腐性、自清洁性、防沾污性、低摩擦系数、憎水、憎油、抗粘、耐低温、耐湿性。

本发明的另一目的在于提供一种有机氟硅杂化光敏树脂的合成方法，该方法无副产物，反应温度以中低温为主，反应条件温和，反应产物精确可控，具有操作简单、生产效率高、环保的特性。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种有机氟硅杂化光敏树脂，它具有如下分子结构：

其中，n为1～6。

所述光敏树脂重量平均分子量为900～9000，平均不饱和双键官能度为2～6。

所述有机氟硅杂化光敏树脂的制备方法，它包含以下步骤：

S1.含端丙烯酰氧基和乙烯基的羧基聚酯的合成：

将酸酐和（甲基）丙烯酸羟基酯加入反应器中，摩尔比为1～1.5:1，于80～120℃下反应1～2h，至酸值降至体系初始酸值的1/2以下时停止反应，冷却，生成产物A；

S2.含氟代烷烃链节和端丙烯酰氧基、乙烯基的羟基预聚物的合成：

将氟代（甲基）丙烯酸缩水甘油酯加入到产物A中，摩尔比为1:1～1.5，加入阻聚剂、催化剂，用量分别为总加成物摩尔用量的0.1～0.5%、0.1～0.5%，保持反应温度100～120℃，反应3～4h，产物的酸值为1～2mgKOH/g，冷却，生成产物B；

S3.引入聚硅氧烷，催化反应得到有机氟硅杂化光敏树脂。