含氟硅丙烯酸酯离型剂的制备及成膜性的研究

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离型膜是一种通过特殊的分子结构使涂层具有低表面张力的材料,目前常见的主要有改性有机氟类及有机硅类等聚合物作为离型剂,可广泛应用于包装、电子电器、建筑工程等领域。本文分别系统总结了含氟、含硅聚合物的国内外的研究状况、结构与特性以及制备及应用。简要总结了含氟、含硅单体同时改性丙烯酸酯研制高分子新材料的优点及发展前景。阐述了离型剂的定义、原理、研究现状及存在的问题。  本研究采用化学反应方法对丙烯酸(酯)进行了复合改性,以丙烯酸丁酯(BA)、丙烯酸(AA)为主要单体,甲基丙烯酸六氟丁酯(HFMA)、乙烯基三乙氧基硅烷(VTES)等为功能单体,采用溶液聚合法合成了含氟硅丙烯酸酯共聚物。研究了引发剂的加料方式和用量、反应溶剂、反应温度、反应反应时间等因数对聚合转化率的影响,通过实验确定制备共聚物的最佳条件,并采用FT-IR、DSC、GPC等测试方法分析了共聚物结构。通过研究表明最佳条件为:以MIBK为溶剂,先将部分的丙烯酸和丙烯酸丁酯加入反应的烧瓶中,升温至60℃,待单体全部溶解后,滴加AIBN引发剂的溶剂溶液(占总单体质量的1.0%,采用非连续的滴加方式),反应一段时间后,分别滴加甲基丙烯酸六氟丁酯、乙烯基三乙氧基硅烷和剩余的丙烯酸(酯)单体的混合液以及AIBN引发剂的溶剂溶液(占总单体质量的1.1%,采用非连续的滴加方式),65℃反应6.0h后,升温至75℃反应2h,可得到均匀的含氟硅丙烯酸酯共聚物,单体的转化率可达99.38%。  使用一种复合溶剂将合成产物溶解得到涂布液,在涂布液中添加低活性的固化剂,涂布后发生热固化反应,使膜形成交联结构,从而得到离型膜。探索了含氟单体的含量对所制备的离型膜结构与表面性能、离型性能的影响,通过测定离型膜与水和二碘甲烷在表面上的接触角,推导出离型膜的表面自由能。结果表明:有机硅单体与含氟单体具有较好的协同作用,改善了涂膜的硬度、耐碱、耐溶剂等性能。随着含氟单体质量分数的增加,可以有效增加离型剂与基材的粘结强度,改善离型膜的耐水、耐碱、耐溶剂性能,硬度增强等。在含氟单体含量为20%、有机硅单体含量为20%时,制得的含氟硅丙烯酸酯共聚物离型膜与水的接触角可达108.2°,与二碘甲烷的接触角为78°,计算得表面张力为18.5mN/m,吸水率低至0.32%,此时的离型膜与标准压敏胶带的180°剥离力较低和剩余粘附率较高,离型性能较好。
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