氟化改性丙烯酸树脂及应用新进展

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氟化改性丙烯酸树脂的溶解性有所降低,但对氟化(甲基)
烯酸共聚树脂,可⽤聚氨酯固化剂常温交联固化,或⽤氨基树脂热交联固化。如前所述,明显改进了丙烯酸树脂抗沾污性、耐候性及光学性能,扩⼤了丙烯酸树脂涂料的应⽤领域。由于光学性能好,氟化丙烯酸酯的聚合物可以制辐射固化涂料、光导纤维涂料、战⽃机风挡玻璃涂料等特种涂料。
所⽤基本单体氟烷基醇的合成⼯艺较复杂,以调聚法⽣产的全氟烷基碘和四氟⼄烯(TFE)为原料的合成路线为例:
式(3)中,(A)可以在发烟硫酸作⽤下⽔解⽣成全氟烷基⼄基醇CF3CF2(CF2CF2)nCH2CH2OH,n可根据需要调节,得到不同链长的氟烷基醇系列产品。但在合成过程中不可避免会产⽣全氟⾟基衍⽣物,这是禁⽤品种,要在产品和副产物中尽量避免和消除,这⽆疑增加了合成⼯艺的难度和成本。
不同链长的氟化烷基⼄基醇再和(甲基)丙烯酸酯化,⽣成不同链长的氟化烷基醇(甲基)丙烯酸酯,虽在⼯艺上易实现,但增加了⼀道⼯序,从⽽增加了⽣产成本。在国外⼀些⼤型氟材料公司有正式产品出杨静雅
售,价格均不菲。
3 氟烷基酸直接酯化的技术路线调节杆
3.1 直接酯化合成氟化丙烯酸酯树脂
3.1.1 直接酯化技术路线提出复合纤维
尾气处理氟烷基醇(甲基)丙烯酸酯技术路线在20世纪80、90年代开始开发,有系列产品,并达到⼯业化推⼴。但较复杂的合成单体技术及⽣产中严格的安全要求,使合成技术仍掌握在少数国外企业,⼜需要昂贵的氟中间体,使产品成本居⾼不下,影响氟化改性丙烯酸树脂的发展。
为克服上述的不⾜,21世纪初提出了氟烷基酸改性丙烯酸酯树脂的技术路线,即⽤四氟丙酸直接酯化引⼊氟烷基侧链,合成含羟基的丙烯酸共聚物。四氟丙酸[CHF2CF2COOH(TFPA)]是⽤硫酸酸化四氟丙酸钠(CHF2CF2COONa)⽔溶液,⽤⼄醚萃取后蒸馏分离,制得四氟丙酸是浅⾊透明液体,纯度98%,对应酸值380 mgKOH/g,沸点133℃,原是⽤作化学除草剂的原料,是易得的氟化⼯产品。
3.1.2 树脂合成
分两阶段合成。第⼀阶段是将甲基丙烯酸甲酯(MMA)、丙烯酸丁酯(BA)和功能性单体甲基丙烯酸-2-羟
⼄基酯(HEMA)、偶氮⼆异(AIBN,引发剂,为单体总量的3%)、⼗⼆烷基硫醇(DM,链调节剂,7.2%)等,按设计的配⽅,⼀起计量加⼊四⼝圆底烧瓶中,⽤环⼰酮为溶剂(物料总量的2倍),75 ℃(⽔浴)下反应。四⼝圆底烧瓶上装有⽔冷凝器、微型热电偶温度计和特氟隆搅拌。和普通丙烯酸树脂合成⼯艺相似。自动测试
第⼆阶段是按配⽅量加⼊四氟丙酸和酯化催化剂对甲苯磺酸(PTSA,按酸和羟基组分总量的1%),⽤环⼰酮为共沸溶剂,120 ℃下反应2 h即得到氟化改性丙烯酸树脂。⽤丙酸(PA)代替四氟丙酸,以相同⼯艺合成丙烯酸共聚树脂作对照样品。改性的树脂结构式⽰于图1,其组成及⼀些技术指标见表2。
新闻结构3.1.3 氟化丙烯酸共聚树脂性能
测定所得的氟化丙烯酸共聚树脂的羟值、氟含量,连同氟化丙烯酸树脂及对照树脂的配⽅组成列于表
2。⽤凝胶渗透
注: ①单体的物质的量分数;
表⾯活性剂是具有“三⾼”、“两憎”的特种表⾯活性剂,具有普通碳氢表⾯活性剂不可替代的作⽤。以上两个新品种所⽤基本单体——全氟烷基醇和含6~10个碳原⼦的氟碳化合物,均存在合成⼯艺复杂、成本⾼,⼜会产⽣禁⽤的全氟⾟基衍⽣物问题,影响其推⼴应⽤。
(3)采⽤四氟丙酸和预制的含羟基的丙烯酸共聚物直接酯化合成氟化丙烯酸树脂,氟含量在4.1%以上,涂料耐⽔性改进⼗分明显。另外,所⽤的氨基树脂固化剂⽐传统的氨基丙烯酸树脂涂料要少⼀半以上,涂料性能调整空间较⼤。在聚酯树脂中增加多元醇⽤量,⽤四氟丙酸直接酯化,可按改进性能的需要引⼊氟含量,⽤聚氨酯固化剂常温交联固化,具有较⼤的潜在应⽤前景。
采⽤同样的四氟丙酸直接酯化⼯艺合成氟化丙烯酸聚合物表⾯活性剂,在环氧、醇酸、粉末等涂料中试⽤证实具有良好的润湿性、流平性,改进涂膜性能。四氟丙酸直接酯化技术路线的⼯艺简便,原料易得,避免了产⽣禁⽤的副产物。是值得深⼊研究的技术路线。

本文发布于:2023-07-08 09:15:30,感谢您对本站的认可!

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