Page 12 - 涂料工业2024年第02期电子刊
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王烁天等：氟硅缩水甘油醚环氧单体的合成与性能研究


                 angle，heat resistance and elongation at break presented a slightly decreasing，which indicated
                 that  the  appropriate  FSi-GE  amount  could  effectively  improve  the  final  conversion，

                 hydrophobicity，heat resistance and mechanical properties of E4221/VOH system.
                      Key  words：cationic  photopolymerization；luorosilicone  monomer；glycidyl  ether  epoxy
                                                                f
                 monomer

                 光聚合技术由于具有快速、节能、环保等优势而                          安耐吉化学；正丁基锂正己烷溶液（1. 6 mol/L）：分析
             成为目前最受人青睐的“绿色”技术之一                  [1-3] 。具有体     纯，北京虹湖联合化工产品有限公司；二甲基氯硅
             积收缩率小、无氧阻聚等优点的阳离子光聚合体系                             烷：分析纯，百灵威科技有限公司；Karstedt 催化剂：
             是光聚合技术中一个重要分支。但目前阳离子单体                             分析纯，北京翰隆达科技发展有限公司。
             的种类还不够丰富，这限制了其进一步的发展和应                                  实时红外光谱仪：Nicolet 5700，赛默飞世尔科技
             用，因此，开发具有新颖结构的可阳离子光聚合的单                            公司；核磁共振仪：Avance 400M，Bruker；热重分析
             体成为阳离子光聚合领域的一个发展前沿方向。氟                             仪：DTG-60 AH，岛津企业管理（中国）有限公司；傅
     探       硅材料结合了有机硅和有机氟的特性，在耐热、耐溶                            立叶变换红外光谱仪：ALPHA，Bruker；电子万能试验
             剂、耐腐蚀和疏水疏油性等方面展现出突出优势                       [4-6] 。  机：E44. 304，美特斯工业系统（中国）有限公司；电子
     索
             因此，对可光聚合的氟硅单体的研究也不断涌现。                             天平：AR1140，OHAUS 公司；旋转蒸发仪：RE-52，上
     开       例如，Yu 等 制备了 2 种新型的氟代硅氧烷-氨基甲                        海亚荣生化仪器厂；X 射线光电子能谱仪：Thermo
                       [7]
             酸酯丙烯酸酯预聚物，这些低聚物能够提高 UV 固化                          Scientific K-Alpha，赛默飞世尔科技公司；接触角测
     发
             膜在聚氨酯和聚氯乙烯皮革上的附着力，在皮革涂                             定仪：DSA25型，KRUSS。
             饰领域显示出应用潜力。Zhou 等 报道了新型自由                          1. 2  氟硅缩水甘油醚环氧单体（FSi-GE）的
                                            [8]
             基光聚合型的氟化硅氧烷，并进一步以此为反应性                                   合成
             添加剂，制备了低表面能杂化涂料，该涂料显示出优
                                                                     将 6. 25 mL 正丁基锂溶液（1. 6 mol/L）加入到真
             秀的机械耐久性和疏水性。董骏 设计并制备了氟
                                            [9]
                                                                空处理过并通有氮气的 150 mL 三口烧瓶内，冰水浴
             硅树脂，将其与光固化型聚氨酯复配获得了低表面
                                                                保持 0 ℃，然后滴加 10. 31 g（0. 022 mol）D F 和 THF。
             能、耐介质性好的氟硅涂层。                                                                            3
                                                                最后加入 1. 04 g（0. 011 mol）二甲基氯硅烷以终止反
                 然而，目前所报道的可光聚合的氟硅单体大多
                                                                应，并将溶液在室温下搅拌过夜。然后离心反应液，
             是自由基光聚合型单体，而阳离子光聚合型氟硅单
                                                                取清液旋蒸除去THF和剩余的D F得到FSi-H。
             体的报道较少。因此，本研究设计合成了一种阳离                                                          3
                                                                     在 15 g Karstedt 催化剂（质量浓度为 8. 72 g/L）的
             子光聚合型氟硅缩水甘油醚环氧单体（FSi-GE）。系
                                                                催化下，将 10 mmol FSi-H、30 mL 无水甲苯加入到真
             统探究了 FSi-GE 对环氧单体 3，4-环氧环己基甲基
                                                                空处理过并通有氮气的 150 mL 三口烧瓶内。将反应
             3，4-环氧环己基甲酸酯（E4221）1，2-环氧−4-乙烯
                                           /
                                                                温度升至 40 ℃，搅拌 2 h 后开始滴加烯丙基缩水甘油
             基环己烷（VOH）体系的光聚合性能、表面疏水性、耐
                                                                醚（11 mmol），滴加完毕后，保持 40 ℃反应 1 h；然后，
             热性及拉伸性能的影响。
                                                                升温至 75~80 ℃，反应 12 h，结束加热。用减压蒸馏
             1  实验部分                                            除去溶剂得到产物 FSi-GE，收率约为 83%。合成路
                                                                线如式（1）、式（2）所示。
             1. 1  实验原料和仪器                                      1. 3  光固化膜的制备
                 三氟丙基甲基环三硅氧烷（DF）、1，2-环氧−4-乙                          按表 1 的比例将各种单体混合，并加入相对于
                                            3
             烯基环己烷（VOH）、烯丙基缩水甘油醚：分析纯，上海                         E4221 与 VOH 总物质的量 0. 5% 的 810 和 0. 25% 的
             阿拉丁生化科技股份有限公司；甲苯：化学纯，北京化工                          ITX 的混合物作为光引发剂，混合均匀获得一系列感
             厂；四氢呋喃（THF）、六氟磷酸二苯基碘鎓盐（810）、                       光液。然后，将感光液样品加入 2 mm ×4 mm ×17 mm
             2-异丙基硫杂蒽酮（ITX）、3，4-环氧环己基甲基 3，                      的聚四氟乙烯模具，在光强为 20 mW/cm 汞灯下辐照
                                                                                                    2
             4-环氧环己基甲酸酯（E4221）、乙酸乙酯：化学纯，                        900 s制得光固化膜，用于各种性能测试。


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