[发明专利]一种含氟丙烯酸酯接枝改性大豆油基水性聚氨酯的制备方法

说明书

本发明涉及一种含氟丙烯酸酯接枝改性大豆油基水性聚氨酯的制备方法，其包括如下步骤：（1）氯化大豆油基聚氨酯丙烯酸酯多元醇ADSO的制备；（2）大豆油基水性聚氨酯ADSO‑WPU的制备；（3）含氟丙烯酸酯接枝改性大豆油基水性聚氨酯ADSO‑PUA的制备。本发明就有方法简单、条件温和以及无需后处理的优点，其制备得到的聚氨酯的附着力好、耐水耐候性好、硬度高、力学性能优异。

技术领域

本发明属于水性涂料领域，具体涉及一种含氟丙烯酸酯接枝改性大豆油基水性聚氨酯的制备方法。

背景技术

水性聚氨酯用水代替有机溶剂作为分散介质, 挥发性有机化合物（VOC）的排放量少，具有无毒无污染、安全可靠等优点。聚氨酯结构具有软段和硬段，并且软硬嵌段可调，因此，可以通过调节聚氨酯分子的结构，得到性能优异的材料。但是引入亲水基团后形成的涂膜往往具有较高的表面能, 因此在提高亲水性的同时降低了涂膜的耐水耐油性。

为了弥补这一缺陷, 人们通常在聚氨酯分子结构上引入强疏水性基团以降低膜的表面能，以提高膜的耐水性。由于氟原子具有极强的电负性和键能，同时原子半径较小，能有效实现对碳链的屏蔽保护，因此含氟聚合物具有优异的耐热性、耐化学溶剂性和生物相容性，故而，将有机氟引入到水性聚氨酯中，可以提高水性聚氨酯涂膜的耐水性能、耐热性能、表面性能。

植物油作为一种可再生资源，可以代替石油基原料制备聚氨酯。环氧大豆油是常见的大豆油衍生物之一，其具有的环氧基可以通过不同方法转化为羟基，成为大豆油基多元醇，可替代石油类多元醇用来合成水性聚氨酯WPU涂料。

环氧大豆油丙烯酸酯AESO是目前常用的一种大豆油基多元醇，但AESO是在催化剂、阻聚剂存在下高温合成，且粘度较大，不利于施工，得到的树脂在附着力和抗冲击性方面也存在不足。最近，中国专利CN107129714A在低温无催化剂条件下，利用丙烯酰氯与氯化大豆油多元醇SOL反应合成了一种含丙烯酸酯的低粘度的新型大豆油基多元醇ACSO，用于制备紫外光固化涂料时表现出优于AESO的性能，但是丙烯酰氯化学性质活泼，需要低温反应，而且有副产物氯化氢生成，后处理复杂。

中国专利CN106084141A 公开了一种大豆油多元醇制备丙烯酸酯改性水性聚氨酯的方法，该方法采用大豆油基多元醇环氧大豆油丙烯酸酯AESO，AESO是在催化剂、阻聚剂存在下高温合成，且粘度较大，不利于施工，得到的树脂在附着力和抗冲击性方面也存在不足，且后处理烦杂。

发明内容

本发明的目的是提供一种附着力好、耐水耐候性好、硬度高、力学性能优异的含氟丙烯酸酯接枝改性大豆油基水性聚氨酯的制备方法。

本发明首先以环氧大豆油为原料，盐酸开环得到SOL；再用异氟尔酮二异氰酸酯IPDI和丙烯酸羟乙酯HEA反应合成氨基甲酸酯丙烯酸酯IPDI-HEA；接着用IPDI-HEA与SOL反应合成一种新型的氯化大豆油基聚氨酯丙烯酸酯多元醇ADSO；最后以SOL与ADSO混合多元醇为主要原料，与异氟尔酮二异氰酸酯、2,2-二羟甲基丙酸反应合成大豆油基水性聚氨酯ADSO-WPU，并以甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯和甲基丙烯酸十三氟辛酯为单体，采用无皂乳液聚合法接枝共聚合成了含氟丙烯酸酯接枝大豆油基水性聚氨酯ADSO-PUA。

具体的，本发明采用如下技术方案：

一种含氟丙烯酸酯接枝改性大豆油基水性聚氨酯的制备方法，其包括如下步骤：

（1）氯化大豆油基聚氨酯丙烯酸酯多元醇ADSO的制备；

（2）大豆油基水性聚氨酯ADSO-WPU的制备；

（3）含氟丙烯酸酯接枝改性大豆油基水性聚氨酯ADSO-PUA的制备。

具体的，所述步骤（1）包括如下步骤：