基本信息
- 项目名称：
- 新型氟硅石材养护剂的研制
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 以有机氟和有机硅作为功能单体对纯丙溶液进行改性，采用乳液聚合的方式制备出新型环保石材养护剂，兼具了有机硅、有机氟和纯丙的优良性能，弥补了传统石材养护剂使用范围局限和防护效果不全面的缺陷，同时原料易得，工艺简单，成本低，制得的石材养护剂性能优良，具有一定的市场前景及推广实用价值，并且解决了工业涂料中有机溶剂对大气污染严重的问题，开辟了石材养护剂的新领域。
- 详细介绍：
- 采用分子设计的原理，通过调节丙基三甲氧基硅烷（KH-570）、甲基丙烯酸三氟乙酯（G-03）有机改性单体以及甲基丙烯酸甲酯(MMA)、丙烯酸丁酯(BA)和丙烯酸（AA）的单体比例，降低了氟单体的用量并且有效控制该聚合物产品的表面能、防水、防油性以及成本，通过大量的合成、性能测试，选取出性价比最低的配比。生产工艺简单，质量稳定，成本低廉，绿色污染。
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作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 作品设计、目的： 为预防石材油斑、色斑、水斑、锈斑、白华、磨损、失光、粉化剥落以及表面腐蚀等“病变”的产生，改善石材装饰后的种种病症，增强石材性能，同时为弥补传统石材养护剂防护范围局限、防护效果差、污染严重等缺陷，研制氟硅改性石材养护剂，开辟石材养护剂的新途径。 基本思路： 以γ-（甲基丙烯酰氧基）丙基三甲氧基硅烷（KH-570）和甲基丙烯酸三氟乙酯（G-03）为有机改性单体，然后在十二烷基硫酸钠(SDS) /辛基苯基聚氧乙烯醚(OP-10)复合乳化剂，过硫酸铵引发剂存在下,采用乳液聚合的方法将其与甲基丙烯酸甲酯(MMA)、丙烯酸丁酯(BA)和丙烯酸（AA）进行乳液共聚,制备有机硅氟改性的丙烯酸酯乳液。氟硅丙单体加成反应采用含有双键的有机硅单体和含双键的氟烷基单体与丙烯酸单体共聚，在聚合物侧链上同时引入有硅氧烷基和氟烷基。 创新点： 1、以全氟树脂、非氟单体及功能性单体（有机硅树脂）为原料制备氟硅石材养护剂，开辟了石材养护的新途径。 2、研制氟硅石材养护剂的制备方法，制成的石材养护剂克服了传统石材养护剂使用范围局限、防护效果差、污染严重的缺点。 3、研究了不同填充量对氟硅石材养护剂性能的影响，获得使氟硅石材养护剂各方面性能良好的原料配比。 技术关键： 制备过程须严格控制温度和引发剂用量。 技术指标： 防水性大于50％、耐酸性大于40％、PH3-13。
科学性、先进性
- 作品科学性： 1、理论科学：采用分子设计的原理，通过调节KH-570、G-03有机改性单体以及MMA、BA和AA的单体比例，降低了氟单体的用量并且有效控制该聚合物产品的性能和成本，通过大量的合成、性能测试，选取出性价比最低的配比。 2、产品性能：在保持有机硅材料耐热性、耐寒性同时，兼具耐候耐老化、耐溶剂和油等优异性能和具有更低的表面能性能。 3、生产工艺：产品质量稳定、工艺流程简单、能耗低。通过引入部分非氟单体，更可提供材料更好的附着力，分散性。 作品先进性： 1、氟硅养护剂解决了传统石材养护剂使用范围局限、防护效果不全面、流程繁复性价比低的缺点。 2、本产品制备流程简单，反应温度易控制，聚合速率快；且制得的石材养护剂与传统石材养护剂相比粘性更高，易于附着。 3、本产品是通过乳液聚合制备的水乳型养护剂，以水为溶剂，无毒无害，达到了“绿色”无污染。 4、将有机氟、有机硅单体共同作为原料，在达到优良性能的同时降低了全氟养护剂的成本。
获奖情况及鉴定结果
- 本作品于2011年4月2日经辽宁省电子技术情报所查新检索，证明：没有与本作品相同的文献报道。
作品所处阶段
- 实验室阶段
技术转让方式
- 技术合作或有偿转让
作品可展示的形式
- 1、 实物、产品 2、 现场演示 3、 图片 4、 样品
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 使用说明： 与涂料用法相似，直接涂抹于石材表面。 技术特点和优势： 以水为稀释剂，采用乳液聚合的方式制备，绿色无污染，且制备工艺简单，生产能耗低。 适用范围及推广前景的技术说明： 氟硅石材养护剂的使用可明显改善石材装修后存在的种种病症，是预防石材发生各种病害最有效的措施，也可有效的保护石材，延长使用寿命，增强装饰效果。可广泛应用于建筑装修、石质文物和广场铺石等石材的养护、保新，随着人们对石质文物的日益重视，其发展前景十分广阔。 市场分析和经济效益预测： 本产品是通过乳液聚合制备的水乳型养护剂，质量稳定、能耗低，以水为溶剂，无毒无害，具有“绿色”无污染的特性，符合当前绿色环保化工理念。而由于其生产流程制作工艺简单，大大降低了生产成本，可直接投入到实际生产中。且石材养护剂是新兴行业，所以其经济效益不可低估。
同类课题研究水平概述
- 鉴于传统石材养护剂使用范围局限、防护效果差、污染严重及合成工艺复杂等缺点，各国进行了大量改性工作，通过查阅文献归纳起来主要有以下几种： Ⅰ 养护机理的改进 传统的石材养护剂大都是非渗透性膜层涂料，其透气性、抗紫外线、耐老化性和持久性差，从而使石材产生“病变”；针对这一问题，各国相继研制了渗透性石材养护剂，其能很好的渗入被保护物的内部微孔，形成纳米级球状结晶保护层，抗紫外线能力强、耐老化性和持久性，防护时间更长，可达30-50年，孙高霞等人利用石材“可渗透”的特性，将渗透性有机硅涂料涂覆于石材表面，很好的组织了外界腐蚀介质的进入。Ⅱ 合成工艺的改进 Shilpa K. Thanawala和Manoj K. Chaudhury采用硅氢加成法，将有机硅油、聚四氟乙烯及烯丙基聚氧乙烯聚氧乙烯醚进行共聚合，制备了一系列有机氟硅聚合物；Andreas F. Thu nemann和Rimantas H. Kublickas以全氟烷、丁烷、含氨乙基和氨丙基的功能单体及硅油等为原料采用自组装技术制备氟硅涂料；以上合成工艺复杂，影响产品性质的稳定性。近期，我国郭均平等人采用乳液共聚合法制备了稀释稳定性、耐寒耐热稳定性均较好且乳胶粒分布较为均一的氟硅丙烯酸酯共聚乳液，合成工艺相对简便。近年来，我国石材养护剂的高性能产品主要依赖国外进口，客观地说，我国在石材养护这一领域与国外相比，仍然存在一定的差距。目前，关于含氟硅水溶性高性能石材养护剂的研制在国内鲜有文献报道。
