有機矽專用不沾樹脂的製備工藝的製作方法
2023-06-21 09:30:06
專利名稱：有機矽專用不沾樹脂的製備工藝的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種有機矽樹脂的製備工藝，特別是一種用來替代特氟隆樹脂的有機矽專用不沾樹脂的製備工藝。
背景技術：
電熨鬥、壁爐、煤氣灶、灶櫃、烤箱、炒鍋、電煲等的內外塗層和各種需要防水防沾的高溫器件的塗層，長期以來一直使用特氟隆樹脂，它是聚四氟乙烯樹脂或四氟乙烯與全氟丙烯的共聚物(F46)，它們在400℃或更低一些的溫度下分解，產生劇毒的分解產物。現在有報導稱是全氟辛酸的毒性，這也是一個方面。全氟辛酸(全氟辛酸銨)是特氟隆樹脂製備中的聚合過程中使用的分散劑，這當然也是特氟隆樹脂有毒的一個因素。
特氟隆樹脂塗層的施工方法也比較特殊，一般要燒結成型。即先用「生料塗層，表幹後，在高溫下，分解溫度之前進行燒結成型，如F4(聚四氟乙烯)要在390℃下燒結，能量消耗較高。
製備方法示意如下發明內容本發明要解決的技術問題是提供一種有機矽專用不沾樹脂的製備工藝，用本發明製備的有機矽專用不沾樹脂，高溫下穩定、不分解、無毒性，用來替代特氟隆樹脂，可廣泛應用於電熨鬥、壁爐、煤氣灶、灶櫃、烤箱、炒鍋、電煲等的內外塗層和各種需要防水防沾的高溫器件塗層。
本發明解決其技術問題所採用的技術方案是一種有機矽專用不沾樹脂的製備工藝，它包含以下步驟a.水解反應，將烷基氯矽烷和芳基氯矽烷的單體混合物滴加入水和苯類溶劑混合而成的混合溶劑中進行水解反應，烷基氯矽烷和芳基氯矽烷的單體混合物的配比是R/S=1.0～1.3，水解反應溫度為低於25℃，水解反應時間為4～6小時；b.特性調聚反應，將水解產物在催化劑作用下與功能有機矽單體或低聚物進行特性調聚反應，功能有機矽單體或低聚物為用具有反應活性的功能單體與含氫的有機矽活性單體或活性低聚物進行化學反應，形成的具有功能基團的有機矽單體或低聚物。其功能主要表現在與金屬的附著功能，色澤功能，耐磨耐劃痕功能等等。這些功能有機矽單體或低聚物在調聚中起特殊作用，功能有機矽單體或低聚物具有環氧基、酯基、醯胺基或活潑羥基的基團，特性調聚反應溫度為120～140℃，特性調聚反應時間為1～2小時，催化劑為小原子金屬或過渡金屬的鹽；c.縮聚反應粘度調節，反應時間為3～4小時，形成具有一定交聯度，具有一定可繼續交聯的官能團的預聚物——有機矽專用不沾樹脂。本發明對有機官能團與矽的比例進行控制，使產品的彈性、硬度性能指標正好適用於不沾塗層的使用要求，反應溫度進行控制，採用低溫水解、高溫調聚，使產品化學性能穩定；對反應時間進行控制，使水解和調聚反應充分，化學反應完全。
為防止含酸廢水直接排放對環境造成汙染，上述的a步驟中，水解反應結束後，還進行含酸廢水處理，含酸廢水處理採用活性汙泥法處理。
為提高溶劑利用率，降低成本，上述的a步驟中，水解反應結束後，還對苯類溶劑進行回收，苯類溶劑回收採用精餾回收工藝。
苯類溶劑用來保護反應官能團，添加足夠的量可以使反應的深度和激烈程度得到控制，從而保證分子設計按預期目標進行，得到品質優異的有機矽樹脂，所述的烷基氯矽烷和芳基氯矽烷的單體混合物與水的重量比為1∶4～6，混合溶劑中苯類溶劑與水的重量比為1∶1.5～2。
作為優選，所述的水解反應溫度為15～20℃。
作為優選，所述的烷基氯矽烷為甲基三氯矽烷和二甲基二氯矽烷，所述的芳基氯矽烷為苯基氯矽烷和二苯基氯矽烷。二甲基二氯矽烷作為構成有機矽聚合物鏈的線性成分，甲基三氯矽烷是塗層不沾而且形成交聯梯形聚合物的主要因素，苯基三氯矽烷和二苯基氯矽烷是提高聚合物耐高溫性能、硬度和固化性能的重要因素。
作為優選，所述的功能有機矽單體或低聚物為環氧矽烷偶聯劑和酯基矽烷偶聯劑的混合物。用環氧矽烷偶聯劑和酯基矽烷偶聯劑的混合物與水解產物進行調聚反應，調聚後強化了材料有關性能指標，這些性能指標包括與金屬的附著功能、色澤、耐磨耐劃痕性能等。
作為優選，所述的催化劑為乙酸鈷、氯化鋅或硫酸鈷。
本發明的有益效果是，本發明的有機矽專用不沾樹脂的製備工藝，原料完全無毒性，工藝簡單、合理、環保，用本發明製備的有機矽專用不沾樹脂的主要理化性能如下a.不沾性對水、油、蛋白質和其它材料不沾粘；b.耐高溫400℃；
c.耐磨性甲乙酮溼擦300次以上不脫膜；d.高硬度冷硬度達5H；e.200℃高溫下保持硬度2H以上；f.光澤60°以上。
它在高溫下穩定、不分解、無毒，可替代特氟隆樹脂，廣泛應用於電熨鬥、壁爐、煤氣灶、灶櫃、烤箱、炒鍋、電煲等的內外塗層和各種需要防水防沾的高溫器件的塗層，還可應用到其它領域，諸如地質採油、鑽探和軍事工業上；用本發明製備的有機矽專用不沾樹脂加添加劑配料進行不沾塗層施工時，烘烤溫度只需160～180℃，即可獲得附著力好、硬度高的梯型結構的有機矽共聚物塗層，較特氟隆樹脂低得多。
具體實施例方式
實施例1原料要求甲基三氯矽烷，純度＞99％；二甲基二氯矽烷，純度≥99.9％；苯基三氯矽烷，純度＞99％，保證絕對不含氯苯基矽烷，不含有多氯聯苯等雜質，用高純度氣相色譜定量檢測。
原料重量份配比甲基三氯矽烷 80份二甲基二氯矽烷10份苯基三氯矽烷 80份環氧矽烷偶聯劑5份酯基矽烷偶聯劑5份水680份甲苯 400份有機矽專用不沾樹脂的製備工藝，它包含以下步驟a.將甲基三氯矽烷、二甲基二氯矽烷、苯基三氯矽烷按上述比例混合後滴加入水和甲苯混合而成的混合溶劑中進行水解反應，水解反應溫度為20℃，水解反應時間為4～6小時；b.特性調聚反應，將水解產物在催化劑乙酸鈷作用下與環氧矽烷偶聯劑和酯基矽烷偶聯劑進行特性調聚反應，反應溫度為120～140℃，特性調聚反應時間為1～2小時；c.縮聚反應粘度調節，反應時間為3～4小時，形成具有一定交聯度，具有一定可繼續交聯的官能團的預聚物——有機矽專用不沾樹脂。它各項性能基本符合要求，較硬，不沾性較好、耐溫性稍差，略脆。
實施例2原料要求甲基三氯矽烷，純度＞99％；二甲基二氯矽烷，純度≥99.9％；苯基三氯矽烷，純度＞99％，保證絕對不含氯苯基矽烷，不含有多氯聯苯等雜質，用高純度氣相色譜定量檢測；二苯基二氯矽烷，純度＞99％，保證絕對不含氯苯基矽烷，不含有多氯聯苯等雜質，用高純度氣相色譜定量檢測。
原料重量份配比甲基三氯矽烷 80份二甲基二氯矽烷5份苯基三氯矽烷 50份二苯基二氯矽烷20份環氧矽烷偶聯劑3份酯基矽烷偶聯劑3份水960份甲苯 600份有機矽專用不沾樹脂的製備工藝，它包含以下步驟a.將甲基三氯矽烷、二甲基二氯矽烷、苯基三氯矽烷和二苯基二氯矽烷按上述比例混合後滴加入水和甲苯混合而成的混合溶劑中進行水解反應，水解反應溫度為18℃，水解反應時間為4～6小時；b.特性調聚反應，將水解產物在催化劑氯化鋅作用下與環氧矽烷偶聯劑和酯基矽烷偶聯劑進行特性調聚反應，反應溫度為120～140℃，特性調聚反應時間為1～2小時；c.縮聚反應粘度調節，反應時間為3～4小時，形成具有一定交聯度，具有一定可繼續交聯的官能團的預聚物——有機矽專用不沾樹脂。它各項性能較好，稍缺少光澤，耐溫性略低。
實施例3原料要求甲基三氯矽烷，純度＞99％；二甲基二氯矽烷，純度≥99.9％；苯基三氯矽烷，純度＞99％，保證絕對不含氯苯基矽烷，不含有多氯聯苯等雜質，用高純度氣相色譜定量檢測；二苯基二氯矽烷，純度＞99％，保證絕對不含氯苯基矽烷，不含有多氯聯苯等雜質，用高純度氣相色譜定量檢測。
原料重量份配比甲基三氯矽烷50份二甲基二氯矽烷5份苯基三氯矽烷 70份二苯基二氯矽烷50份環氧矽烷偶聯劑2份酯基矽烷偶聯劑2份水1050份甲苯 600份有機矽專用不沾樹脂的製備工藝，它包含以下步驟a.將甲基三氯矽烷、二甲基二氯矽烷、苯基三氯矽烷和二苯基二氯矽烷按上述比例混合後滴加入水和甲苯混合而成的混合溶劑中進行水解反應，水解反應溫度為16℃，水解反應時間為4～6小時；b.特性調聚反應，將水解產物在催化劑硫酸鈷作用下與環氧矽烷偶聯劑和酯基矽烷偶聯劑進行特性調聚反應，反應溫度為120～140℃，特性調聚反應時間為1～2小時；c.縮聚反應粘度調節，反應時間為3～4小時，形成具有一定交聯度，具有一定可繼續交聯的官能團的預聚物——有機矽專用不沾樹脂。它各項性能較好，粘接性好，加工性能好，不太硬。
權利要求
1.一種有機矽專用不沾樹脂的製備工藝，其特徵在於它包含以下步驟a.水解反應，將烷基氯矽烷和芳基氯矽烷的單體混合物滴加入水和苯類溶劑混合而成的混合溶劑中進行水解反應，烷基氯矽烷和芳基氯矽烷的單體混合物的配比是R/S＝1.0～1.3，水解反應溫度為低於25℃，水解反應時間為4～6小時；b.特性調聚反應，將水解產物在催化劑作用下與功能有機矽單體或低聚物進行特性調聚反應，功能有機矽單體或低聚物為具有環氧基、酯基、醯胺基或活潑羥基的基團的有機矽單體或低聚物，反應溫度為120～140℃，特性調聚反應時間為1～2小時，催化劑為小原子金屬或過渡金屬的鹽；c.縮聚反應粘度調節得成品，反應時間為3～4小時。
2.根據權利要求1所述的有機矽專用不沾樹脂的製備工藝，其特徵在於所述的a步驟中，水解反應結束後，還進行含酸廢水處理，含酸廢水處理採用活性汙泥法處理。
3.根據權利要求1所述的有機矽專用不沾樹脂的製備工藝，其特徵在於所述的a步驟中，水解反應結束後，還對苯類溶劑進行回收，苯類溶劑回收採用精餾回收工藝。
4.根據權利要求1所述的有機矽專用不沾樹脂的製備工藝，其特徵在於所述的烷基氯矽烷和芳基氯矽烷的單體混合物與水的重量比為1∶4～6，混合溶劑中苯類溶劑與水的重量比為1∶1.5～2。
5.根據權利要求1所述的有機矽專用不沾樹脂的製備工藝，其特徵在於所述的水解反應溫度為15～20℃。
6.根據權利要求1所述的有機矽專用不沾樹脂的製備工藝，其特徵在於所述的烷基氯矽烷為甲基三氯矽烷和二甲基二氯矽烷，所述的芳基氯矽烷為苯基氯矽烷和二苯基氯矽烷。
7.根據權利要求1所述的有機矽專用不沾樹脂的製備工藝，其特徵在於所述的功能有機矽單體或低聚物為環氧矽烷偶聯劑和酯基矽烷偶聯劑的混合物。
8.根據權利要求1所述的有機矽專用不沾樹脂的製備工藝，其特徵在於所述的催化劑為乙酸鈷、氯化鋅或硫酸鈷。
全文摘要
本發明涉及有機矽樹脂的製備工藝，特別是用來替代特氟隆樹脂的有機矽專用不沾樹脂的製備工藝，將烷基氯矽烷和芳基氯矽烷的單體混合物水解反應後在催化劑作用下與具有環氧基、酯基、醯胺基或活潑羥基的基團的功能有機矽單體或低聚物進行特性調聚反應，再進行縮聚反應粘度調節得成品。本發明原料完全無毒性，工藝簡單、合理、環保，本發明製備的有機矽專用不沾樹脂高溫下穩定、不分解、無毒；較低的烘烤溫度，即可獲得附著力好、硬度高的梯型結構的有機矽共聚物塗層，可替代特氟隆樹脂，廣泛應用於電熨鬥、壁爐、煤氣灶、灶櫃、烤箱、炒鍋、電煲等的內外塗層和各種需要防水防沾的高溫器件的塗層，還可應用於地質採油、鑽探和軍事工業等領域。
文檔編號C09D183/04GK101070384SQ20071002448
公開日2007年11月14日 申請日期2007年6月20日 優先權日2007年6月20日
發明者胡孟進, 王亞維 申請人:胡孟進