氟硅烷偶联剂的主要应用

背景及概述^[1-2]

硅烷偶联剂是一种有机-无机杂化的双官能团化合物，与基体和胶粘剂都会发生化学反应，形成牢固而耐硅烷偶联剂的常用品种如下：久的共价键，在胶粘剂和基体（被粘物）之间起着化）γ-氨基丙基三乙氧基硅烷桥（chemicalbridge）作用。众所周知，硅烷偶联剂是由硅氯仿和带有反应性基因的不饱和烯烃在铂氯酸催化下加成，再经醇解而得，现有产品KH550，KH560，KH792，DL602，DL171等型号，硅烷偶联剂是一类具有有机官能团的硅烷，在其分子中同时具有能和无机质材料化学结合的反应基团及与有机质材料化学结合的反应基团。现有的一般珪烷偶联剂均需加水分解后，方能应用于无机材料之表面处理，但加水分解后之硅烷偶联剂其所产生之Si-OH官能基易彼此吸引而造成分子聚集.不利于无机材的表面处理，特别是针对一些织物如玻纤布，由于分子变大，不易渗透到经/纬纱的缝隙内，因而减损了珪烷偶联剂的效果，甚至造成所谓物理性吸附，使得有机/无机界面强度下降。藉由氟表面活性剂的低表面张力，添加到珪烷偶联剂内，使得硅烷偶联剂在催化剂下反应或加水分解后，所产生之Si-OH官能基能被氟表面活性剂包围，避免其粒子间的聚集，且由于氟表面活性剂的低表面张力，使得该产品的表面张力下降，更容易润湿无机材表面，提升珪烷偶联剂的处理均匀性，提供一种含氟硅烷偶联剂及制造方法。

应用^[3-6]

氟硅烷偶联剂的应用举例如下：

1）以含氟硅烷偶联剂为交联剂制备高效疏水吸油海绵的方法。该方法以多孔海绵为基体，通过简单的浸泡固化操作使海绵表面形成有机硅疏水层，由原有吸水吸油两亲性海绵成为疏水吸油的选择性海绵，是一种简洁高效地改变海绵性能的表面修饰方法。有机硅疏水层的存在保持了多孔海绵原有高孔隙率，同时获得了高效疏水吸油的特点。本发明方法的制备工艺简单，反应条件温和，且原料廉价易得，所制备的海绵具有油水选择吸收性，能够实现油水快速高效自动分离，且具有高的储油能力及循环使用能力，能够反复挤压回收油品。

2）制备一种用于防污闪涂料的超憎水填料粒子，包括如下步骤：1)配制填料粒子分散液；2)配制氟硅烷偶联剂的乙醇分散液，并调整氟硅烷偶联剂的乙醇分散液的pH值为3-5；3)向步骤2)中得到的分散液中加入氟硅烷偶联剂，超声使氟硅偶联剂充分水解，得到氟硅偶联剂溶液，备用；4)将向步骤1)中制备的含有填料粒子的分散液中加入步骤3)中制备的氟硅偶联剂溶液，加热搅拌反应，对填料粒子表面进行改性；5)将改性后的物料干燥后研磨，即得改性填料粒子。该改性方法是采用含氟硅烷偶联剂对防污闪涂料用的填料粒子进行表面改性，可以使填料粒子表面憎水亲油，进而使得涂料的憎水性提高，憎水角可达到150°以上。

3）制备一种既疏水又疏油的开孔泡沫材料，一种既疏水又疏油的开孔泡沫材料由聚合物泡沫、含氟硅烷偶联剂改性的石墨烯或者石墨烯带制成，其中聚合物泡沫在开孔泡沫材料中的质量百分比为80-97%，含氟硅烷偶联剂改性的石墨烯或者石墨烯带在开孔泡沫材料中的质量百分比为3-20%，开孔泡沫材料的水接触角大于等于140°，柴油接触角大于等于110°。本发明的开孔泡沫材料吸附牢固，耐洗性好，且制备的方法简单快速、易操作。

4）制备一种基于水性乳液的超疏水涂料，由水性乳液、无机纳米粒子、含氟硅烷偶联剂和乙醇组成，各组分的质量百分比为：水性乳液5-50％、无机纳米粒子1-20％、含氟硅烷偶联剂0.1-2％、乙醇为余量；将该涂料喷涂在玻璃、金属、纸张基底上，50℃下干燥，即可得到超疏水涂层；所述涂层的静态水接触角大于150度，滚动角小于10度。本发明的优点是：1)本发明以水性乳液为主要原料，所用的稀释分散剂为乙醇，避免了VOC溶剂的使用，使得所述超疏水涂料具有环境友好性；2)通过水性乳液、无机纳米粒子与含氟硅烷偶联剂的简单复合制备超疏水涂料，步骤简单，易于控制，利于大规模的工业化生产。

主要参考资料

[1] CN201010244052.5含氟硅烷偶联剂及制造方法

[2] 如何受益硅烷偶联剂的奇妙功效

[3] CN201610845619.1以含氟硅烷偶联剂为交联剂制备高效疏水吸油海绵的方法

[4] CN201710866650.8一种用于防污闪涂料的超憎水填料粒子的改性方法与应用

[5] CN201610132508.6一种既疏水又疏油的开孔泡沫材料及其制备方法

[6] CN201610840319.4一种基于水性乳液的超疏水涂料及其制备方法和应用