[发明专利]一种溶剂型疏水疏油性纳米杂化氟硅树脂的制备方法及其应用

说明书

本发明公开了一种溶剂型疏水疏油性纳米杂化氟硅树脂的制备方法。为此，本发明将氟烃基/烷氧基共改性硅油、氯硅烷、官能度≥4的多官能偶联剂与改性纳米硅溶胶在氟硅良溶剂中，且无外源性催化剂存在的条件下直接进行水解共缩聚，从而制得了一种溶剂型疏水疏油性纳米杂化氟硅树脂。将本发明的疏水疏油性纳米杂化氟硅树脂稀释后再加入有机锡催化剂，制成涂覆用工作液，均匀涂在玻璃表面，再经高温固化，即可产生良好的防水防污效果。

技术领域

本发明属于氟硅树脂技术领域，具体涉及一种溶剂型疏水疏油性纳米杂化氟硅树脂的制备方法及其应用。

背景技术

氟硅树脂，表面能低、拒水拒油性能优异，可综合有机氟与聚倍半硅氧烷的多重优势和性能特点，既能赋予处理后的基材以氟烃基所特有的疏水疏油性能，又能提供基材低聚倍半硅氧烷所具有的硬度和透光性，因而在平板电脑与手机触摸屏、飞机汽车视窗玻璃、精密仪器仪表盘、光学镜头等防污防指纹等领域有广泛用途。

将氟烃基三官能烷氧基硅烷或氟烃基三官能氯硅烷水解缩聚，是合成疏水疏油性氟硅防污防指纹树脂的有效途径之一，这点可见中国发明专利CN102352489、CN1927966、CN101775144、CN102808148、CN103540183等。但研究发现，单纯用小分子氟烃基硅烷水解缩聚所制备的氟硅树脂，防水防污性能不理想，硬度达不到工业要求，且涂层膜（简称涂膜）表面易发污，透光率低。将氟硅树脂与纳米粒相结合([1]Appl. Surf. Sci., 2009, 255:4479-4483; [2] J.Colloid and Interf. Sci., 2015, 437：24-27)，可构建类荷叶双疏（疏水疏油）效应膜、提高涂膜的防污效果并增加涂膜硬度，但物理共混引入树脂体系中的纳米粒使用过程易脱落，分散不匀甚至还会影响涂膜的透光性。

发明内容

针对现有氟硅树脂硬度较差的性能缺陷，并进一步提高氟硅树脂的防污效果，本发明公开了一种利用氟烃基/烷氧基共改性硅油、氯硅烷、多官能偶联剂与改性纳米硅溶胶水解共缩聚来制备疏水疏油性纳米杂化氟硅防污防指纹树脂的方法。

为达此目的，本发明采取了如下技术方案：一种溶剂型疏水疏油性纳米杂化氟硅树脂的制备方法，通过氟烃基/烷氧基共改性硅油、氯硅烷、多官能偶联剂与改性纳米硅溶胶水解共缩聚，制备疏水疏油性纳米杂化氟硅防污防指纹树脂，由下列步骤制备：

首先，按质量比依次称取氟烃基/烷氧基共改性硅油(A1)、氯硅烷(A2)、官能度≥4的多官能偶联剂(A3)，A1:A2:A3质量比为10 : 0.75-15 : 1.55-5，搅拌混合均匀，得混合物A；

然后，向混合物A中加入以A质量分数计3-10倍的氟硅良溶剂以及以A1质量计20-60%的改性纳米硅溶胶(m-SiO₂，含固量为20-35%)，搅拌混匀，得混合物B；

将B加热升温至35-70°C，再滴加入计量去离子水进行水解缩聚反应1.5-10h，反应结束，常压或减压蒸除部分溶剂，所得产物，即为溶剂型疏水疏油性纳米杂化氟硅树脂(FSR-SiO₂)，树脂含量(以质量分数计)约为20-50%。

所述的氟烃基/烷氧基共改性硅油(A1)，为分子结构中同时连有氟烃基和三烷氧硅乙基基团的聚有机硅氧烷，具有式（Ⅰ）结构：