本发明涉及含氟丙烯酸涂层涂料领域,具体涉及一种荧光全氟聚合物涂层材料及其制备方法。
背景技术:
1、随着电子产品逐渐转向小型化、集成化、多功能化,电子组装业也在高速的发展,对组装产品的安全性能及外观的要求也越来越高。电子元件在组装完成后,线路板在使用过程中,可能会处于不同的环境,如潮湿、烟雾、化学腐蚀、高尘、震动等,会对线路板产生霉变、腐蚀等问题,导致线路板出现故障。
2、电子涂层涂料是一种特殊配方的涂覆材料,具有防水、防潮、防尘等性能,和耐冷热冲击、耐老化、耐辐射、耐盐雾、耐臭氧腐蚀、耐振动、柔韧性好、附着力强等性能,将电子涂层涂料涂覆在线路板的表面,形成一层透明的保护膜,保护膜可以在潮湿、烟雾、化学腐蚀、高尘、震动等环境下保护线路板免受损害,提高了线路板的可靠性,增加了整个电子元件的安全系数。从而提高并延长它们的使用寿命,确保使用的安全性和可靠性。目前正越来越多的应用于印刷线路板(pcb)、电器设备、半导体、传感器、换能器以及混合电路上。
3、现在国内的电子涂层涂料主要有以下四类:环氧树脂类、有机硅类、丙烯酸酯类和聚氨酯类。其中丙烯酸酯类涂层涂料价格便宜,颜色透明,质地柔韧,具有易修复的特征,占据了电子涂层涂料较大的市场。然而,丙烯酸酯类电子涂层涂料耐高温性能有所局限,一般只能耐高温130℃左右,在潮湿环境中容易发白,且丙烯酸酯类涂层涂料在涂覆时形成的薄膜表面能较高,不具有拒水拒油性能,导致涂膜的耐水、耐油和自清洁性能较差。
4、因此,可以通过在丙烯酸酯中接枝或聚合含氟基团来提高其耐水等性能,含氟丙烯酸酯具有表面张力小、机械强度高、耐老化、耐黄变、耐水性好等优点,由于其基团-cf3的表面能只有6mj/m2,赋予其表面自由能低以及拒水、拒油的特性。
5、但是现有技术中含氟丙烯酸酯涂层涂料不具备荧光能力,在光线亮度不足的情况下会导致电子仪器显示模糊或不准确的问题,并且防水能力和涂层的耐磨性能仍有待提高。
6、因此,目前亟需一种具有优异防水能力和耐磨性能,并且具备荧光性能的涂层材料。
技术实现思路
1、发明目的:针对现有技术的缺陷,本发明的目的在于提供一种具有优异防水能力和耐磨性能,并且具备荧光性能的荧光全氟聚合物涂层材料及其制备方法。
2、技术方案:
3、一种荧光全氟聚合物涂层材料,包含荧光全氟聚合物、有机硅改性苯丙乳液和氟类溶剂;
4、所述有机硅改性苯丙乳液通过甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、3-三甲氧基硅烷丙烯酸丙脂和苯乙烯经乳液聚合制成;
5、所述荧光全氟聚合物通过羧酸单体、全氟烷基乙烯和芴氟单体聚合制成;
6、所述芴氟单体具有如下式a所示结构:
7、
8、进一步地,所述羧酸单体选自丙烯酸、甲基丙烯酸或2-丁烯酸中的一种;所述全氟烷基乙烯选自全氟丁基乙烯、全氟己基乙烯、全氟癸基乙烯或全氟十二烷基乙烯中的一种。
9、进一步地,所述荧光全氟聚合物通过以下步骤制备:在反应器中,按比例加入羧酸单体、全氟烷基乙烯和芴氟单体,搅拌均匀后升温至60-80℃,加入引发剂,搅拌反应2-3小时后冷却、过滤、洗涤、干燥,制得所述荧光全氟聚合物。
10、本发明中的荧光全氟聚合物,其结构中聚合有全氟烷基乙烯,基于其碳氟键较低的表面能,可以显著提高聚合物的表面活性能力,进而提高制成涂层的疏水能力,并且碳氟键优异的稳定性可以提高聚合物的耐高温能力和耐酸碱性能,使制成的涂层具有优异的耐候性;并且基于其芴环结构的共平面性、刚性和较大的共轭体系,可以较容易地激发电子,进而可以赋予聚合物优异的荧光性能,扩大制成涂层的应用范围;同时基于其芴环结构较强的刚性以及碳氟键较低的表面能,不但可以进一步提高聚合物的表面活性能力,并且可以增强制成涂层的力学性能,提高其耐磨能力。
11、进一步地,所述羧酸单体、全氟烷基乙烯和芴氟单体的摩尔比为(15-25):(5-8):(3-5)。
12、进一步地,所述氟类溶剂选自氢氯氟烃、氢氟烃、全氟烃、全氟醚或氢氟醚中的一种。
13、进一步地,所述有机硅改性苯丙乳液通过以下步骤制备:
14、(1)在反应器中,加入乳化剂、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯和去离子水,搅拌均匀后升温至50-60℃,保温反应10-20分钟后升温至70-80℃,加入引发剂保温反应1-2小时后降温至40-50℃;
15、(2)向步骤(1)的反应器中加入3-三甲氧基硅烷丙烯酸丙脂、苯乙烯和引发剂,搅拌均匀,保温反应12-18小时后升温至80-90℃,加入乳化剂保温反应2-3小时后冷却,制得所述有机硅改性苯丙乳液。
16、本发明中的有机硅改性苯丙乳液,通过接枝3-三甲氧基硅烷丙烯酸丙脂可以提高苯丙乳液的热稳定性,并且其硅烷结构在制得的涂层中可以相互交联形成网状结构,进一步提高涂层的耐磨性和防水能力,并且其丙烯酸丙酯的结构可以提高苯丙乳液与荧光全氟聚合物的相容性,使两者可以均匀复合,形成稳定的涂层材料。
17、进一步地,所述乳化剂选自十二烷基苯磺酸钠、辛基丙烯酸钠或十二烷基聚氧乙烯醚硫酸钠中的一种;所述引发剂选自过硫酸铵或偶氮二异丁腈中的一种。
18、进一步地,所述甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、3-三甲氧基硅烷丙烯酸丙脂和苯乙烯的摩尔比为(10-15):(5-10):(5-8):(15-20)。
19、上述任意一项荧光全氟聚合物涂层材料的制备方法,包括以下步骤:在反应器中,加入荧光全氟聚合物和氟类溶剂,搅拌均匀后升温至40-50℃,加入有机硅改性苯丙乳液,在600-800r/min条件下搅拌20-30分钟后冷却,制得所述荧光全氟聚合物涂层材料。
20、本发明中有机硅改性苯丙乳液与荧光全氟聚合物在材料结构上具有一定的协同效果,可以弥补单一组分涂层存在的孔隙,并且基于苯丙乳液的耐水、耐腐蚀、耐老化以及机械性能高的优点,在涂层材料中复合有机硅改性苯丙乳液可以有效提高涂层材料的防水能力和耐磨能力。
21、进一步地,所述荧光全氟聚合物、有机硅改性苯丙乳液和氟类溶剂的质量比为(20-30):(5-8):(50-70)。
22、有益效果:
23、(1)本发明提供的荧光全氟聚合物涂层材料,通过荧光全氟聚合物、有机硅改性苯丙乳液和氟类溶剂复合制得,不但兼具了含氟丙烯酸酯类优异的防水能力,并且有机硅改性苯丙乳液的加入还可以进一步提高涂层的耐磨性能和整体性能,同时涂层材料还具备荧光能力,可以扩大形成涂层的应用范围,使其可以广泛地应用在电子涂层、涂料领域。
24、(2)本发明提供的荧光全氟聚合物涂层材料中的荧光全氟聚合物,其结构中聚合有全氟烷基乙烯,基于其碳氟键较低的表面能,可以显著提高聚合物的表面活性能力,进而提高制成涂层的疏水能力,并且碳氟键优异的稳定性可以提高聚合物的耐高温能力和耐酸碱性能,使制成的涂层具有优异的耐候性;并且基于其芴环结构的共平面性、刚性和较大的共轭体系,可以较容易地激发电子,进而可以赋予聚合物优异的荧光性能,扩大制成涂层的应用范围;同时基于其芴环结构较强的刚性以及碳氟键较低的表面能,不但可以进一步提高聚合物的表面活性能力,并且可以增强制成涂层的力学性能,提高其耐磨能力。
25、(3)本发明提供的荧光全氟聚合物涂层材料中,有机硅改性苯丙乳液与荧光全氟聚合物在材料结构上具有一定的协同效果,可以弥补单一组分涂层存在的孔隙,并且基于苯丙乳液的耐水、耐腐蚀、耐老化以及机械性能高的优点,在涂层材料中复合有机硅改性苯丙乳液可以有效提高涂层材料的防水能力和耐磨能力。
26、(4)本发明提供的荧光全氟聚合物涂层材料中的有机硅改性苯丙乳液,通过接枝3-三甲氧基硅烷丙烯酸丙脂可以提高苯丙乳液的热稳定性,并且其硅烷结构在制得的涂层中可以相互交联形成网状结构,进一步提高涂层的耐磨性和防水能力,并且其丙烯酸丙酯的结构可以提高苯丙乳液与荧光全氟聚合物的相容性,使两者可以均匀复合,形成稳定的涂层材料。
1.一种荧光全氟聚合物涂层材料,其特征在于,包含荧光全氟聚合物、有机硅改性苯丙乳液和氟类溶剂;
2.根据权利要求1所述的荧光全氟聚合物涂层材料,其特征在于,所述羧酸单体选自丙烯酸、甲基丙烯酸或2-丁烯酸中的一种;所述全氟烷基乙烯选自全氟丁基乙烯、全氟己基乙烯、全氟癸基乙烯或全氟十二烷基乙烯中的一种。
3.根据权利要求1所述的荧光全氟聚合物涂层材料,其特征在于,所述荧光全氟聚合物通过以下步骤制备:在反应器中,按比例加入羧酸单体、全氟烷基乙烯和芴氟单体,搅拌均匀后升温至60-80℃,加入引发剂,搅拌反应2-3小时后冷却、过滤、洗涤、干燥,制得所述荧光全氟聚合物。
4.根据权利要求3所述的荧光全氟聚合物涂层材料,其特征在于,所述羧酸单体、全氟烷基乙烯和芴氟单体的摩尔比为(15-25):(5-8):(3-5)。
5.根据权利要求1所述的荧光全氟聚合物涂层材料,其特征在于,所述氟类溶剂选自氢氯氟烃、氢氟烃、全氟烃、全氟醚或氢氟醚中的一种。
6.根据权利要求1所述的荧光全氟聚合物涂层材料,其特征在于,所述有机硅改性苯丙乳液通过以下步骤制备:
7.根据权利要求6所述的荧光全氟聚合物涂层材料,其特征在于,所述乳化剂选自十二烷基苯磺酸钠、辛基丙烯酸钠或十二烷基聚氧乙烯醚硫酸钠中的一种;所述引发剂选自过硫酸铵或偶氮二异丁腈中的一种。
8.根据权利要求6所述的荧光全氟聚合物涂层材料,其特征在于,所述甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、3-三甲氧基硅烷丙烯酸丙脂和苯乙烯的摩尔比为(10-15):(5-10):(5-8):(15-20)。
9.权利要求1-8任意一项所述荧光全氟聚合物涂层材料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:在反应器中,加入荧光全氟聚合物和氟类溶剂,搅拌均匀后升温至40-50℃,加入有机硅改性苯丙乳液,在600-800r/min条件下搅拌20-30分钟后冷却,制得所述荧光全氟聚合物涂层材料。
10.根据权利要求9所述的荧光全氟聚合物涂层材料的制备方法,其特征在于,所述荧光全氟聚合物、有机硅改性苯丙乳液和氟类溶剂的质量比为(20-30):(5-8):(50-70)。
