[发明专利]自交联型水性氟丙烯酸树脂－聚氨酯杂化体的制备方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种用于水泥、木材、金属等基材的自交联型水性氟丙烯酸树脂-聚氨酯杂化体的制备方法。该发明通过在聚氨酯上引入不饱和双键，使其和氟丙烯酸酯类单体共聚，合成了一种具有核壳结构、用途广泛、高性价比的新型水性氟树脂。

背景技术：

国外水性氟涂料虽然经过20多年的发展，但至今品种仍然比较单一，涂料性能也有待提高。我国虽然取得了一定进展，但与国外相比，无论是涂料品种还是涂料性能都有较大差距。氟碳树脂由于中F-C键键极性小，使氟碳聚合物具有低表面能，和其他树脂相比，具有优良耐水性、拒油性、抗沾污性和耐候性。传统的溶剂型或水性氟树脂都使用四氟乙烯、三氟氯乙烯、偏二氟乙烯、全氟丙烯作为氟单体，合成过程中需要高压，工艺过程比较复杂、设备要求高，致使树脂价格很高，同时在施工过程中有大量有机溶剂挥发到空气中，造成对环境的污染。

目前，也有用氟丙烯酸类单体通过乳液共聚合合成水性氟树脂的报道，但合成的树脂成本较高，而且需要加入含氟乳化剂，不仅影响树脂的性能，而且有的乳化剂对人体有致癌作用。也有报道用长链含氟二元醇作为原料，合成了水性含氟聚氨酯，避免了使用含氟乳化剂，但该氟树脂价格昂贵，没有实际应价值。

发明内容：

本发明针对以上所述水性氟树脂的缺点，通过水性聚氨酯对水性氟树脂进行改性，避免了水性氟树脂高成本的缺点，同时将聚氨酯优异的化学性能复合进来。水性聚氨酯与水性氟树脂杂合不仅使氟树脂可以用于建筑涂料，而且也可以用于木器和金属涂料。

本发明以水性聚氨酯为基础，利用水性聚氨酯阴离子表面活性剂的特性，在进行氟丙烯酸类单体聚合时，不用外加乳化剂，采用无皂聚合的方法使氟丙烯酸酯类单体在聚氨酯内部很好地进行共聚。本发明既避免了使用有毒的含氟乳化剂，而且反应条件温和，由于产品中没有小分子型乳化剂的存在，树脂性能也有很大的提高。

本发明，包括以下几个步骤：

(1)合成不饱和的端羟基聚酯(A)：

合成不饱和的端羟基聚酯(A)包括如下组分和质量比：二元醇(C)25～40；二元酸(F)40～49；三羟甲基丙烷单烯丙基醚5～15；二甲苯2～8；阻聚剂0.1～0.4；制备工艺是：在氮气的保护下，依设计配方将二元醇(C)、二元酸(F)、三羟甲基丙烷单烯丙基醚、溶剂二甲苯和阻聚剂加入装有温度计、分水器、冷凝管和带有搅拌的四口反应器中，用电热套加热至140℃，再缓慢升温至190±5℃，升温时间为4小时，保温反应0.5～1小时后，开始测定酸值，当酸值降至5mgKOH/g树脂时，降温至100℃真空脱除二甲苯，真空度≥0.045kPa，降温至50～80℃出料，即得不饱和端羟基聚酯(A)；

(2)合成不饱和的水性聚氨酯(B)：

合成不饱和的水性聚氨酯(B)包括如下组分和质量比：不饱和端羟基聚酯(A)38～56；二元醇(C)5～15；亲水单体(D)4～9；二异氰酸酯(E)35～52；催化剂0.05～0.15；中和剂3～8；去离子水200～250；扩链剂4～10；制备工艺是：向带有搅拌装置的有氮气保护的四口反应器中加入配方量的不饱和的端羟基聚酯(A)、二元醇(C)，亲水单体(D)，在110℃下使物料融解，真空抽水1小时，真空度≥0.060kPa；然后降温至60～80℃，通入氮气保护，开始滴加二异氰酸酯(E)，1小时滴加完毕，然后升温到80℃，加入催化剂，继续保温反应2小时后，使NCO含量达到理论值；降温至60℃，加入中和剂；搅拌0.5小时后，用丙酮调节体系粘度；降温至30～40℃，在快速搅拌的状态下滴加去离子水，强力分散10～20分钟后加入扩链剂，继续分散0.5～1小时，60℃减压脱出丙酮，即得半透明状不饱和水性聚氨酯分散体(B)；

(3)合成自交联型水性氟丙烯酸树脂-聚氨酯杂化体：