CN110423202B - 一种含氟离型剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种含氟离型剂及其制备方法，属于离型剂有机材料技术领域。其制备方法包括以下步骤：(1)在搅拌下，向乙二胺的乙醇溶液中滴加环氧氟丙烷，在70℃‑95℃温度下，反应3h‑6h后，经旋蒸后制得含氟中间体；(2)在搅拌下，向含氟中间体的乙醇水溶液中滴加长链脂肪叔胺，在90℃‑120℃温度下，反应45min‑90min后，经旋蒸、真空干燥后制得含氟离型剂。本发明的含氟离型剂，其原料常见易得，制备工艺简单，生产成本低，有利于工业化生产。

Description

一种含氟离型剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及离型剂有机材料技术领域，具体涉及一种含氟离型剂及其制备方法。
背景技术
离型膜，也称为剥离膜、隔离膜、分离膜，是在底膜(PET膜、PE膜、纸张PVC膜等)上涂覆离型剂制得，广泛用于包装、印刷、丝印、移印、铭板、薄膜开关、柔性线路、绝缘制品、线路板、激光防伪、贴合、电子、密封材料用膜、反光材料、防水材料、医药(膏药用纸)、卫生用纸、胶粘制品、模切冲型加工等行业领域。
离型膜是通过在底膜表面涂抹离型剂而得，离型剂的作用在于在底膜材料表面形成稳定的薄膜，从而减小材料表面的剥离力。离型剂主要分为含硅离型剂、非硅离型剂以及含氟离型剂。其中，含硅类的离型剂虽成本较低可适用于大部分场合，但存在硅迁移的问题并不适用于超轻剥离力要求的领域。非硅类离型剂其离型力较大，也无法满足轻离型力的要求的应用领域。因此，对于有超轻剥离力要求的特殊领域，则使用含氟离型剂，氟素类离型剂具有剥离力轻、化学稳定性高、硅转移量少等诸多优点，能够满足许多苛刻条件下的离型要求。而现有的含氟离型剂制备工艺复杂，且单体成本高，推广应用难。
发明内容
本发明的目的是提供一种含氟离型剂及其制备方法，以解决现有的含氟离型剂制备工艺复杂，且单体成本高，推广应用难的问题。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：
一种含氟离型剂，其分子结构如式Ⅰ所示：
Figure BDA0002175502850000021
其中，R为C6-C32的饱和烷烃链。
上述的含氟离型剂的制备方法，其包括以下步骤：
(1)在搅拌下，向乙二胺的乙醇溶液中滴加环氧氟丙烷，在70℃-95℃温度下，反应3h-6h后，经旋蒸后制得含氟中间体；
(2)在搅拌下，向含氟中间体的乙醇水溶液中滴加长链脂肪叔胺，在90℃-120℃温度下，反应45min-90min后，经旋蒸、真空干燥后制得含氟离型剂。
在本发明中，步骤(1)的合成路线如附图1所示，其中，在环氧氟丙烷分子中，环氧基是一个有张力的三元环，并且Cδ+→Cδ-是极性基，因此电子云密度集中在氧(O)原子上。在乙二胺分子中，在氮(N)原子上电子云密度高。因此，此步骤反应将是乙二胺和环氧氟丙烷发生开环加成反应，形成内位羟基加成产物，即反应得到的含氟中间体。
步骤(2)的合成路线如附图2所示，其中，长链脂肪叔胺中带有孤对电子的氮原子具有碱性，亲核性很强，此时很容易向含氟中间体分子中氟原子(具有较强的吸电性)相连接的显正电性的伯碳原子进行亲核进攻，形成过渡态的同时离去基团离去。此时反应历程属于SN2反应，最终得到的含氟离型剂为含氟多季铵盐型分子。
进一步地，在本发明较佳的实施例中，上述步骤(1)中乙二胺和环氧氟丙烷的摩尔比为1：(3-6)。
进一步地，在本发明较佳的实施例中，上述步骤(2)中含氟中间体和长链脂肪叔胺的摩尔比为1：(3-6)。
进一步地，在本发明较佳的实施例中，上述步骤(2)中长链脂肪叔胺的分子结构式如式Ⅱ所示：
RN(CH3)2
式Ⅱ
其中，R为C6-C32的饱和烷烃链。
本发明具有以下有益效果：
1、本发明的含氟离型剂，其原料常见易得，制备工艺简单，生产成本低，有利于工业化生产。
2、本发明通过乙二胺接枝多个环氧氟丙烷，并通过长链脂肪叔胺进行亲核取代制成含氟离型剂，其分子结构上含多个含氟侧链，改善了离型剂的表面张力，减少了含氟化合物的使用，降低了离型剂的使用量。
3、本发明的离型剂分子具有双子结构，每摩尔离型剂分子可以提供4摩尔氟离子，而普通离型剂分子每摩尔仅能提供1摩尔氟离子。因此，本发明所制备离型剂具有更高离型效率，使用效率更佳。
4、本发明的离型剂其分子结构同时具有4组N+(氮正离子)结构单元，这类正离子结构单元在离型剂配方中同时可以起到分散剂作用，这样更有利于离型剂体系在膜表面完成均匀涂布，从而取得更佳离型使用效果。
附图说明
图1为本发明的含氟离型剂的制备方法的步骤(1)的合成路线图；
图2为本发明的含氟离型剂的制备方法的步骤(2)的合成路线图。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
实施例1：
本实施例的含氟中间体的制备方法，包括以下步骤：
(1)取乙二胺(60g，1mol)溶解在无水乙醇100g中；取环氧氟丙烷(228g，3mol)于恒压滴液漏斗中；在搅拌下，将环氧氟丙烷滴加到乙二胺的无水乙醇溶液中，控制恒速搅拌器的转速在250r/min，逐渐升温至70℃，在此温度下反应3h后，采用旋转蒸发器旋蒸除去多余的原料和溶剂，得制得含氟中间体。
(2)取含氟中间体(108g，0.4mol)溶解在乙醇水溶液中(乙醇200g和去离子水100g)，取N,N-二甲基十八烷基叔胺(358g，1.2mol)于恒压滴液漏斗中；在搅拌下，将N,N-二甲基十八烷基叔胺滴加到含氟中间体的无水乙醇水溶液中，控制恒速搅拌器的转速在250r/min，逐渐升温至90℃，在此温度下反应45min后，采用旋转蒸发器旋蒸除去多余的原料和溶剂后，经真空干燥制得含氟离型剂。
本实施例制备的含氟离型剂，其产率为88.3％，通过亚甲基方向滴定法测定含氟离型剂的活性物含量为71.1％。
实施例2：
本实施例的含氟中间体的制备方法，包括以下步骤：
(1)取乙二胺(60g，1mol)溶解在无水乙醇100g中；取环氧氟丙烷(304g，4mol)于恒压滴液漏斗中；在搅拌下，将环氧氟丙烷滴加到乙二胺的无水乙醇溶液中，控制恒速搅拌器的转速在250r/min，逐渐升温至80℃，在此温度下反应4.5h后，采用旋转蒸发器旋蒸除去多余的原料和溶剂，得制得含氟中间体。
(2)取含氟中间体(108g，0.4mol)溶解在乙醇水溶液中(乙醇200g和去离子水100g)，取N,N-二甲基十八烷基叔胺(477g,1.6mol)于恒压滴液漏斗中；在搅拌下，将N,N-二甲基十八烷基叔胺滴加到含氟中间体的无水乙醇水溶液中，控制恒速搅拌器的转速在250r/min，逐渐升温至110℃，在此温度下反应70min后，采用旋转蒸发器旋蒸除去多余的原料和溶剂后，经真空干燥制得含氟离型剂。
本实施例制备的含氟离型剂，其产率为89.5％，通过亚甲基方向滴定法测定含氟离型剂的活性物含量为73.2％。
实施例3：
本实施例的含氟中间体的制备方法，包括以下步骤：
(1)取乙二胺(60g，1mol)溶解在无水乙醇100g中；取环氧氟丙烷(456g，6mol)于恒压滴液漏斗中；在搅拌下，将环氧氟丙烷滴加到乙二胺的无水乙醇溶液中，控制恒速搅拌器的转速在250r/min，逐渐升温至95℃，在此温度下反应6h后，采用旋转蒸发器旋蒸除去多余的原料和溶剂，得制得含氟中间体。
(2)取含氟中间体(108g，0.4mol)溶解在乙醇水溶液中(乙醇200g和去离子水100g)，取N,N-二甲基十八烷基叔胺(715g，2.4mol)于恒压滴液漏斗中；在搅拌下，将N,N-二甲基十八烷基叔胺滴加到含氟中间体的无水乙醇水溶液中，控制恒速搅拌器的转速在250r/min，逐渐升温至120℃，在此温度下反应90min后，采用旋转蒸发器旋蒸除去多余的原料和溶剂后，经真空干燥制得含氟离型剂。
本实施例制备的含氟离型剂，其产率为88.9％，通过亚甲基方向滴定法测定含氟离型剂的活性物含量为72.7％。
将上述实施例1-3制得的含氟离型剂通过乙醇稀释到10％的固含量后用涂布器涂布在50um的PET基材上面，控制湿膜涂布量为0.15g/m2，然后放入80℃的烘箱内烘烤1min，升温到150℃固化处理2min，得到离型膜样片，用7475标准胶带测得其离型力分别为2.3g/25mm、1.8g/25mm和2.2g/25mm。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种含氟离型剂，其特征在于，其分子结构如式Ⅰ所示：
Figure 50610DEST_PATH_IMAGE001
式Ⅰ
其中，R为C6-C32的饱和烷烃链。
2.权利要求1所述的含氟离型剂的制备方法，其特征在于，其包括以下步骤：
（1）在搅拌下，向乙二胺的乙醇溶液中滴加环氧氟丙烷，在70℃-95℃温度下，反应3h-6h后，经旋蒸后制得含氟中间体；
（2）在搅拌下，向含氟中间体的乙醇水溶液中滴加长链脂肪叔胺，在90℃-120℃温度下，反应45min-90min后，经旋蒸、真空干燥后制得含氟离型剂。
3.根据权利要求2所述的含氟离型剂的制备方法，其特征在于，步骤（1）中乙二胺和环氧氟丙烷的摩尔比为1：（3-6）。
4.根据权利要求2所述的含氟离型剂的制备方法，其特征在于，步骤（2）中含氟中间体和长链脂肪叔胺的摩尔比为1：（3-6）。
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