[发明专利]POSS基杂化含氟丙烯酸酯树脂及其制备方法与应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种丙烯酸酯树脂，特别是涉及一种具有超疏水超亲油性性能的POSS基杂化含氟丙烯酸酯树脂及其制备方法与应用；属于有机/无机杂化材料。

背景技术

随着航空、汽车工业的发展，人们对飞机、汽车发动机的要求越来越高，而作为发动机的“血液”—燃油和液压油，它们的品质直接影响着发动机的性能。油液含水量是油液品质的一项重要指标，是导致发动机故障的主要原因之一。发动机中的滤清器利用聚结分离来清除油液中的颗粒和水等杂质，选用具有良好的亲水疏油性的滤网（滤纸）分离油液中的水分，具有重大的实际应用意义。

近年来，滤网表面改性研究主要集中在通过调节界面固有的润湿性能来改善液相在固体表面的流动行为，改变过滤介质对油和水的阻力，实现油水分离。中国实用新型专利CN2598612Y采用金属网作为骨架结构件，在金属网的两侧表面都涂覆一层憎水性的聚四氟乙烯粉末（特氟隆）涂层，特氟隆虽然具有优良的疏水性能，但亲油性不佳，不溶于有机溶剂，需采用粉末涂料涂装后再高温熔融，操作复杂、条件要求苛刻，且特氟隆涂层较厚，喷涂后易堵塞金属网孔隙，增大油液流动阻力，降低油水分离效率。公开号为CN1O1696312A和公开号CN1O160194OA的中国发明专利申请通过在含氟树脂中添加无机二氧化硅粒子对滤网进行浸渍涂装，来达到超疏水性能，但这种聚合物中的无机粒子容易脱落，从而对发动机造成磨损，不能应用于发动机滤清器中。

进一步开发分离效率高、机械性能强的油水分离滤清器，具有重要的实际应用意义。近年来，基于多面体低聚倍半硅氧烷(Polyhedral Oligomeric Silsesquioxane，简称POSS)的有机无机纳米杂化复合材料受到了广泛的关注。POSS的Si-O-Si键构成的无机笼状结构的核，具有良好的机械性能和热稳定性。POSS无机颗粒与有机聚合物之间的结合属于化学键结合，使得无机颗粒与基体间的表面结合力远远强于传统的物理机械掺混的表面结合；同时通过控制合成条件可以控制无机纳米颗粒的尺寸，进行分子组装，从而达到控制所需材料宏观性质的目的。公开号为CN102775567A的中国发明专利申请公开了一种含POSS聚丙烯酸酯一聚硅氧烷嵌段共聚物及其制备。该发明所制备的涂层材料具有的表面能疏水性，可以用于制备防冰雪、防污涂料。该申请将POSS基引入到传统聚合物中，分别制备了疏水，双亲，疏水疏油涂层，但目前没有文献报道将POSS基含氟聚合物应用于金属滤网上构筑微纳米双尺度复合粗糙结构而达到超疏水亲超油的效果，以实现油水的高效分离及油液的高效输送。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种具有超疏水超亲油性，机械性能优良的POSS基杂化含氟丙烯酸酯树脂。

本发明的另一目的在于提供合成条件简单，反应路线短，原料简单易得的POSS基杂化含氟丙烯酸酯树脂的制备方法。

本发明还有一目的在于提供POSS基杂化含氟丙烯酸酯树脂在制备疏水亲油涂膜中的应用。

本发明目的通过如下技术方案实现：

一种POSS基杂化含氟丙烯酸酯树脂，以重量百分比计，该树脂配方为:POSS基单体占0.9～14%，硬单体占1.5～10%，软单体占2.5～14%，丙烯酸高级酯类单体占4～10.5%，氟化丙烯酸酯类单体占1.8～6%，交联单体占1.8～9%，引发剂占0.4～1.5%，溶剂占50～80%；

所述POSS基单体结构式为：

其中：R=-C₂H₅，-CH₂CH（CH₃）CH₃，-C₆H₅，-C₈H₁₇，

R′=-CH₂（CH₂）_pOOCC(CH₃)CH₂；p=2,3或4；

所述硬单体为甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸叔丁酯、甲基丙烯酸异丙酯或甲基丙烯酸正己酯；

所述软单体为丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛酯或丙烯酸乙酯；

所述丙烯酸高级酯类单体为丙烯酸辛酯、丙烯酸十二酯、丙烯酸十六酯或甲基丙烯酸十八酯；