[发明专利]一种油水分离用含氟丙烯酸超疏水树脂及其制备方法

说明书

【技术领域】

本发明涉及一种含氟丙烯酸超疏水树脂及其制备方法，尤其涉及一种汽车发动机滤清器油水分离用含氟丙烯酸超疏水树脂及其制备方法。

【背景技术】

随着相关环保政策法规对尾气排放要求越来越严格，汽车对于燃油的品质要求也越来越高。燃油作为汽车的燃料，其品质的优劣直接影响发动机与汽车的工作状态和使用寿命。但是，在各类汽车用的油液中偶尔存在少量的水分，这些油液中污染水以溶解水、自由水和乳化水三种形式存在。其中，乳化水是均匀分散在油中的处于悬浮状态的微小水滴，粒径一般处在1～100微米范围之间，无法自动沉降，需要采用一定的脱水设备才能实现油水的分离；而且乳化水的存在对燃油使用效果的破坏性非常大。因此，如何高效率地除去汽车用油液中的乳化水，是提高燃油品质的关键和难点。

目前，国内外在汽车等机械设备内有效的油水分离手段为聚结分离法，其主要部件是能够有效分离燃油和乳化水的分离滤芯。分离滤芯是由表面疏水亲油涂层制成的，其作用原理是利用涂层表面对油和水表面接触特性的差异使小水珠被完全有效地拦截在滤芯外面，而允许油液顺利通过，从而有效脱除油液中的水分。聚结分离法分离油水的精度和效率取决于分离滤芯的性能。

研究表明，影响分离滤芯性能的因素包括分离网的孔径大小以及涂层的疏水亲油性。因此，如何提高涂层的疏水性，并保持优异的亲油性，满足油水分离的要求，是高档分离滤芯研发中亟待解决的问题。由于我国滤清器相关技术相对比较落后，尤其是分离滤芯的疏水性能较差，相关产品极度依赖进口。因此为了摆脱我国汽车产业对国外技术的依赖，提高滤清器行业以及涂料行业的国际竞争力，急需开发具有我国自主知识产权的油水分离树脂。

【发明内容】

本发明目的是为了解决现有技术中分离滤芯涂层的疏水性不足的技术难题，提供一种分离性能优越的油水分离用含氟丙烯酸超疏水树脂及其制备方法。

本发明的另一目的是提供一种上述树脂的制备方法。

本发明为实现上述目的，采用以下技术方案：

一种油水分离用含氟丙烯酸超疏水树脂，其特征在于按重量份计，采用以下原料通过溶液自由基聚合反应制得：

本发明中的硬单体为苯乙烯、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、醋酸乙烯酯、丙烯酰胺和甲基丙烯酸缩水甘油酯中的一种或几种。硬单体主要功能是赋予涂层一定的硬度和拉伸强度。

本发明中的软单体为丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛酯、丙烯酸-2-乙基己酯和丙烯酸月桂酯中的一种或几种。软单体主要功能是赋予涂层一定的柔韧性和延伸性。

本发明中的含氟功能性单体为甲基丙烯酸六氟丁酯、甲基丙烯酸十二氟庚酯和甲基丙烯酸全氟烷基乙酯中的一种或几种。含氟功能性单体主要功能是赋予涂层的低表面能和疏水性能。

本发明引入有机氟、有机硅等低表面能物质与丙烯酸酯共聚，通过调整丙烯酸长链烷基酯的链长、氟、硅元素的含量提高树脂的疏水亲油性，得到低粘度、高渗透性、高固体份的含氟丙烯酸超疏水性树脂；将其涂覆于分离滤芯，干燥后的涂层具备优异的超疏水性能，还具有优良的耐高低温性、耐溶剂性、耐摩擦等性能，同时被涂覆的分离滤芯具备优异的油水分离性能，能够高效率地除去油液中的水分。

聚丙烯酸酯树脂具有良好的抗老化性、耐光性、耐候性、耐腐蚀性及价格低廉、合成工艺简单等优点，但其也存在着耐水性差、低温易变脆、高温易变黏失强的特点，影响其实用效果。通过加入含氟基团来改变聚丙烯酸酯树脂的结构，既保持了聚丙烯酸酯树脂原有的优点，又赋予了其耐久、耐水、耐候、耐油、耐热、耐化学介质及耐沾污性等优异的综合性能。

本发明所述的甲基丙烯酸-β-羟乙酯是含有—OH的丙烯酸酯单体，主要功能是赋予树脂一定数量的—OH，以供交联剂的固化。

本发明中的引发剂为过氧化苯甲酰、过氧化月桂酰、过氧化苯甲酸叔丁酯、过氧化叔戊酸叔丁基酯、偶氮二异丁腈和偶氮二异庚腈中的一种或几种。引发剂用于引发烯类、双烯类单体的自由基聚合和共聚合反应，由于本发明所用反应介质是有机溶剂，因此引发剂必须是油溶性的。

本发明中的有机溶剂优选为丁酮、环己酮、乙醇、丁醇、乙酸乙酯、乙酸丁酯、甲苯和二甲苯中的一种或几种。以有机溶剂为反应介质的溶液聚合方法简单，反应条件易于控制，应用较为广泛。步骤a中混合单体总质量浓度＝混合单体总质量/(混合单体总质量+有机溶剂质量)。