[发明专利]一种基于含氟聚氨酯的疏水膜及其制备方法

说明书

本发明公开了一种基于含氟聚氨酯的疏水膜及其制备方法；将含氟聚氨酯旋涂成膜，固化后得到基于含氟聚氨酯的疏水膜；以含氟烷基聚醚二元醇与二异氰酸酯进行加成聚合反应，以锡催化剂催化、通过扩链剂扩链，加入氨基硅烷偶联剂封端，制得含氟聚氨酯；产物具有含氟聚醚嵌段，氟含量高，位于聚醚侧基的氟烷基容易发生微相分离和表面迁移，聚氨酯表面能低，含氟聚氨酯以硅烷偶联剂封端，储存容易且易固化。本发明公开的基于含氟聚氨酯的疏水膜对水接触角高于110º，拒水性优良。

技术领域

本发明涉及一种聚氨酯材料，具体涉及一种基于含氟聚氨酯的疏水膜及其制备方法，属于聚氨酯和精细化学品领域。

背景技术

聚氨酯是以聚醚与二异氰酸酯加成聚合形成的软段和硬段交替键合的嵌段型高分子，其独特的分子结构和聚集态结构，使聚氨酯具有优良的韧性和强度等力学性能，并具有优越的耐油、耐磨等性能。正因如此，聚氨酯已成为当今应用最广泛的高分子材料之一。然而，传统的聚氨酯材料其耐气候性和耐水等性能不足，这些聚氨酯由于采用含芳香环结构的二异氰酸酯为反应原来，产品长期在室外使用时受紫外光暴晒往往发生黄变，并产生大分子降解。以小分子含氟二元醇与二异氰酸酯加成、扩链制备含氟聚氨酯时，产品耐候性可以改善，但小分子二元醇的使用降低了聚氨酯产品的力学性能，减少小分子含氟二元醇的用量则达不到改性聚氨酯的目的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种表面能低、拒水性能优良的基于含氟聚氨酯的疏水膜，其大分子具有含氟聚醚嵌段，聚氨酯氟含量高。由于聚氨酯中氟烷基位于聚醚嵌段侧基而非主链上，这有利于含氟烷基表面迁移，发生微相分离，从而降低聚氨酯表面能。本发明采用氨基硅烷偶联剂封端聚氨酯，可保证产品易固化，同时容易储存，制备的基于含氟聚氨酯的疏水膜防水功能优异，对水接触角高于110º。

本发明公开的基于含氟聚氨酯的疏水膜的制备方法为，将含氟聚氨酯旋涂成膜，固化后得到基于含氟聚氨酯的疏水膜；所述含氟聚氨酯具有含氟聚醚嵌段结构，具体结构式如下：

其中，R为-(CH₂)₆-或–Ph(CH₃)-；

R′为-(CH₂)₂-或-(CH₂)₃-；

R″为-CH₃或-CH₂CH₃；

x为1～7；m为3～100；n为1～100；y为1～50。

上述技术方案中，酮类溶剂与含氟烷基聚醚二元醇混合后再加入二月桂酸二丁基锡；然后于40～65℃下滴加二异氰酸酯；然后反应1～12小时；然后加入扩链剂，继续反应1～12小时；然后加入氨基硅烷偶联剂，继续反应1～12小时，得到含氟聚氨酯。

上述技术方案中，所述酮类溶剂为丙酮、丁酮、环己酮中的任意一种；所述二异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯中的任意一种；所述的扩链剂为1,4-丁二醇、1,6-己二醇中的任意一种；所述的氨基硅烷偶联剂为氨丙基三乙氧基硅烷、氨乙基三乙氧基硅烷、氨丙基三甲氧基硅烷、氨丙基三甲氧基硅烷中的任意一种。

上述技术方案中，酮类溶剂、含氟烷基聚醚二元醇、二月桂酸二丁基锡、二异氰酸酯、扩链剂、氨基硅烷偶联剂的质量比为（10～200）∶（10～80）∶（0.2～2）∶（5～40）∶（0.2～2）∶（1～5）。

上述技术方案中，滴加二异氰酸酯的时间为15分钟～1小时。

上述技术方案中，所述含氟聚醚二元醇由含氟烷基氧杂环丁烷与二甲基氧杂环丁烷开环共聚而成；所述开环共聚的温度为20～40℃，时间为1～48小时。