[发明专利]含氟硅聚氨酯-丙烯酸酯乳液的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种水性聚氨酯的制备方法，一种含氟硅聚氨酯-丙烯酸酯乳液的制备方 法。

背景技术

聚氨酯是聚氨基甲酸酯的简称，是指大分子主链上含有重复氨基甲酸酯单元，除了 含有大量的氨酯键外，还可能含有酯键、醚键、脲键、脲基甲酸酯键、异氰脲酸酯键、 大分子间的氢键等。聚氨酯是以聚酯或聚醚组成的柔性软段和以氨基甲酸酯、脲基等刚 性硬段交替连接而成的嵌段聚合物；因软、硬链段的热力学不相容性，软段和硬段在聚 合物中各自聚集，形成软段相和硬段相，发生微相分离。由于聚氨酯具有独特的微相分 离结构，所以具有优异的弹性、耐磨性、抗冲击和拉伸等性能，已经广泛应用于涂料、 橡胶、黏合剂、纤维、软质泡沫塑料、硬质泡沫塑料、保温材料、合成皮革、防水材料、 铺装材料等。随着世界环保法规的日益严格和人们环保意识的逐渐增强，溶剂型聚氨酯 的使用越来越受到限制，以水为分散介质的水性聚氨酯日益成为开发研究的方向。水性 聚氨酯(waterborne polyurethane)是指聚氨酯溶解或分散于水中形成的聚氨酯分散体。 相对于溶剂型聚氨酯，水性聚氨酯是以水代替有机溶剂，具有节约资源，防止污染等特 点，具有良好耐寒性、弹性、温度适应性及耐有机溶剂性等，已广泛应用于涂料、皮革、 黏合剂、造纸、建筑等行业。但由于水性聚氨酯结构中存在亲水基团，因此其涂膜的耐 水性、耐热性、自增稠性、光泽性等方面不够理想。为提高乳液及膜的性能，扩大应用 范围，需要对其进行改性。

发明内容

本发明旨在提出一种含氟硅聚氨酯-丙烯酸酯乳液的制备方法，使制成的水性聚氨酯树 脂能克服普通水性聚氨酯树脂耐水解差，耐污染性能差等缺点。

这种含氟硅聚氨酯-丙烯酸酯乳液的制备方法包括以下步骤：

(1)在氮气保护下，向三羟甲基丙烷的乙醚溶液中滴加酰氟，回流反应6～8小时， 用水洗涤，减压蒸馏除去残留的水及未反应的原料，得到含氟二元醇；

(2)使用有回流冷凝管和恒压漏斗的三颈烧瓶装置，向恒压漏斗中加入含氢硅油的 溶液，向三颈烧瓶中加入含氟丙烯酸酯、双烯基丙烯酸酯和无水乙醇，搅拌混合均匀， 控温60～100℃，加入催化剂，缓慢滴加含氢硅油，反应6～10h，反应混合物减压蒸馏除 去甲苯，获得含氟硅油；

(3)将异氰酸酯、聚醚二元醇和聚酯二元醇反应制得预聚体；

(4)将第(3)步制得的预聚体与第(1)步制得的含氟二元醇和扩链剂、亲水扩链 剂进行扩链反应；

(5)用成盐剂中和，加水分散乳化，减压蒸馏除去有机溶剂，得到水性聚氨酯乳液；

(6)将丙烯酸酯、第(2)步制得的含氟硅油加入第(5)步制得的水性聚氨酯乳液 中，高速分散，获得聚氨酯-丙烯酸酯乳液；

(7)加入引发剂升温聚合得到含氟硅聚氨酯-丙烯酸酯乳液。

本发明的方法由于应用特殊的含氟二元醇和含氟(改性)硅油，获得新型的含氟硅 聚氨酯-丙烯酸酯乳液，因而具有以下特点：(1)所制备的聚氨酯-丙烯酸酯乳液固含量 高且固含量可控；(2)制备方法简便，灵活；(3)制备的含氟硅聚氨酯-丙烯酸酯乳液 整体性能较好，具有低表面能、较好的疏水性能；(4)将含氟硅油与含氟丙烯酸酯相结 合，在获得较好改性效果的同时，降低成本；(5)含氟硅聚氨酯-丙烯酸酯乳液既可通过 常规聚合得到，也可采用紫外光固化或热固化方法直接固化得到胶膜。

具体实施方式

这种含氟硅聚氨酯-丙烯酸酯乳液的制备方法包括以下步骤：

(1)在氮气保护下，向三羟甲基丙烷的乙醚溶液中滴加酰氟，回流反应6～8小时， 用水洗涤，减压蒸馏除去残留的水及未反应的原料，得到含氟二元醇；其反应式如下：

式中Rf为-C₇F₁₅、-C₂F₅或-CF(CF₃)(OCF₂CF(CF₃))_mOCF₂CF₂CF₃，m为0～3的整数。