[发明专利]一种阳离子光固化含氟聚氨酯树脂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于树脂合成技术领域，具体公开了一种阳离子光固化含氟聚氨酯树脂及其制备方法。

背景技术

含氟聚合物主要作为涂料的原材料而应用于建筑，化学工业，电器电子工业、机械工业、航空航天产业、家庭用品的各个领域。光固化含氟树脂提供了固化速度快，光固化后不需要热处理等后处理且获得机械性能好、耐热性、耐候性良好的树脂而受到生产应用的青睐。中国专利CN101787238 A申请中公开了一种高耐污隔热型UV固化氟涂料的制备方法，采用一种含氟单体全氟辛酸甲基丙烯酰胺乙酯、几种丙烯酸类单体和一种含双键和环氧基的单体甲基丙烯酸缩水甘油酯制得UV固化氟树脂。中国专利CN201110207411.4申请中公开了光固化用含氟聚丙烯酸酯丙烯酸酯及其合成方法，通过“自由基共聚-酯化反应”两步合成，自由基共聚单体主要由（甲基）丙烯酸烷基酯、含氟（甲基）丙烯酸烷基酯、带有羟基的丙烯酸酯或丙烯酸三部分构成，经过自由基共聚得到主链是纯碳-碳健的聚丙烯酸酯。酯化反应通过丙烯酸或丙烯酰氯或丙烯酸羟基酯与第一步中的羟基或羧基反应，引入具有光反应活性的双键，赋予低聚物光固化特性。但是由于在使用前需要加入一些反应性活性稀释剂及多官能团丙烯酸脂类等来调节粘度和流变性，而这些活性稀释剂大部分具有毒性和刺激性，对环境和人体健康又一定得影响。本发明采用水代替反应性稀释剂，不仅消除了紫外光固化涂料因挥发导致污染刺激等问题，另外一方面也为水性涂料提供了一种新的固化手段。

与传统溶剂型UV光固化涂料技术相比，水性光固化涂料主要有如下优点：（1）不必借助活性稀释单体来调节黏度，可解决VOC及毒性、刺激性的问题；（2）可以配制成黏度较低的体系，可用水或增稠剂、流变助剂等调节涂料的黏度和控制流变性能，便于喷涂、幕涂、滚涂、淋涂等多种涂装工艺；（3）以水为稀释剂可降低固化膜的收缩率，有利于提高固化膜对底材的黏附性，可用于非吸收性底材如塑料的涂布；（4）易于得到光固化前的无粘性干膜保证固化膜的光洁度，简化了防尘操作；且固化前涂层已可指触，可堆放和修理，干膜的机械刮伤也易于修补；（5） 可得到超簿型固化膜；（6）涂装设备、容器、工具等易于用水清洗；（7）具有阻燃性，大大降低了火灾的危险；（8）光固化水性涂料由于其体系的黏度与预聚物的相对分子质量无关（只与固含量有关），且不必加入低分子的活性稀释剂，从而解决了传统光固化涂料不能兼顾硬度和柔韧性这两者的问题，所以本发明对光固化含氟树脂赋予水性化功能，以满足生产对涂料的高性能要求。

 近几年国内外围绕聚氨酯丙烯酸酯改性的研究已经成为热点之一，包括有机-无机改性、硅改性、氟改性等。氟改性聚氨酯丙烯酸酯一般有两种途径，一种是缩聚法；另一种是共混法。聚氨酯-丙烯酸共聚物既有聚氨酯的高强度、耐化学品性及优良的防腐蚀性；又有丙烯酸树脂的光泽、丰满度、耐候性好等特点；而有机氟树脂具有耐候性、耐沾污性、耐腐蚀性及自洁性能。因此，开发一种不仅同时具有聚氨酯树脂的优点，同时具有水性紫外光（UV）同化体系具有无污染、低毒性、无刺激和生产安全的优点的新型树脂，另外生产工艺简单生产原料丰富便宜，尤其，F-DEA合成方便及产率高等特点的树脂更加符合用户要求。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种阳离子光固化含氟聚氨酯树脂。

本发明的另一个目的是提供一种阳离子光固化含氟聚氨酯树脂的制备方法。

本发明上述目的通过以下技术方案予以实现：

    一种阳离子光固化含氟聚氨酯树脂，所述阳离子光固化含氟聚氨酯树脂具有式（Ⅰ）所示结构通式：

               

（Ⅰ）。

    一种如上所述阳离子光固化含氟聚氨酯树脂的制备方法，包括如下步骤：

S1. 将聚酯多元醇或聚醚多元醇、含氟二醇、多异氰酸酯和阳离子扩链剂、反应制得预聚体；S2.使该预聚体与甲基丙烯酸羟乙酯封端反应引入双键；S3.用冰乙酸中和，加水分散乳化，得到阳离子水溶性含氟聚氨酯乳液；S4.在制得的乳液中加入2~4%的光引发剂，干燥、光固化成膜。

所述含氟二醇的制备方法如下:将乙二醇胺、乙醇钠和无水甲醇、乙醇或乙腈，30℃下于氮气氛围中反应1h；然后加入丙烯酸六氟丁酯，恒温反应12~72h；反应结束后用除离子水清洗，最后过硅胶柱得含氟二醇，含氟二醇减压蒸馏除去溶剂。