[发明专利]一种由全氟取代环氧乙烷与多元环醚共聚的易溶侧链含氟聚醚二醇

说明书

本发明公开了一种由全氟取代环氧乙烷与多元环醚共聚的易溶侧链含氟聚醚二醇，由全氟烷基取代环氧乙烷、取代环氧丙烷和氧杂环丁烷或四氢呋喃进行共聚反应制备而成。本发明可通过改变原料比例合成出不同氟含量的侧链含氟共聚醚二醇，充分利用氟原料；同时可根据侧链含氟共聚醚二醇后续反应用途选择不同取代基的取代环氧丙烷，解决了有机氟化合物加工过程分相严重不便加工的缺陷；再者，该类侧链含氟共聚醚二醇易溶于工业上通用、价格便宜的无毒或低毒的溶剂，这可较大程度降低加工成本，减少加工环境污染。总之，本发明提供的侧链含氟共聚醚二醇在后续各种使用中极为方便，也在相当程度上拓展了该类聚醚二醇的使用空间。

技术领域

本发明属于高分子材料的中间体技术领域，具体涉及一种由全氟取代环氧乙烷与多元环醚共聚的易溶侧链含氟聚醚二醇及其制备方法。

背景技术

元素氟由于具有4.0的电负性，且原子半径是所有元素周期表中除氢以外最小的，所以含氟聚合物中的碳氟键拥有较短的键长和较大的键能。这使得含氟聚合物具有很好的化学稳定性和对热稳定性。对于含全氟侧链聚合物，氟原子沿着侧链碳碳键呈紧密排列，众多的全氟侧链由于与主链不相溶而迁移至主链的气-固界面，有效保护主链不受外界因素如紫外线、化学腐蚀和臭氧等的直接作用，提高了这类化合物的耐候性、抗氧化性和耐腐蚀性。不仅如此，由于全氟烷基具有极低的表面自由能，如果其覆盖在聚合物的表面，可赋予聚合物以优异的拒水性、拒油性、耐磨性、低摩擦系数和拒污性能。专利US5100569将全氟烷基环氧乙烷与环氧乙烷共聚生成低分子的氯氟烃的替代品用于空调和冰箱的热量交换介质。实际上，双端羟基聚醚二醇作为合成聚酯和聚氨酯等聚合物的重要成分，在日常生活和高技术领域的各个方面得到了许多重要的应用。而含氟侧基的引入则能把有机氟材料的许多优异性能带入到的聚醚二醇中去，使得相关的材料在保留原有优异性能的基础上，嫁接有有机氟材料的各种性能。全氟取代的烷基中-CF₂-和-CF₃在发挥降低材料的表面能的作用上也不相同，如果全部由-CF₃排列成紧密层，这样的表层表面张力可以低到6mN/m，相当于与水的接触角大于130度，而全部-CF₂-由排列成紧密层，其表面张力则要高到18mN/m，相当于与水的接触角为100度左右。在设计侧链含氟聚醚时，需要尽可能将较多的-CF₃设计进入侧链中，实现利用较少的含氟侧链能发挥氟元素优越性能的同时，还能够有较多的-CF₃端基产生更大的效能。专利CN2013107367731和专利CN201310738875.7报道了具有长短不一的全氟烷基取代的三元环醚与四元或五元环醚的四种单体的多元开环共聚。上述的各种侧链含氟均聚、二元共聚或多种环醚单体的开环多元含氟共聚物，均不同程度地存在作两个方面的不足：(1)所制备的侧链含氟聚醚多元醇对氟含量控制一定的困难；(2)所制备的的侧链含氟聚醚多元醇不容易溶解在工业上通用、价格便宜的无毒或低毒的溶剂中。这两方面的因素导致了：1)价格昂贵的氟元素不能物尽其用，造成有效资源的浪费；2)这类含氟聚醚二醇在后加工时出现与其进一步反应或混合的原料混溶困难、对所要求的溶剂苛刻，进而导致使用成本上升和带来加工环境的污染。

发明内容

本发明目的在于克服现有技术的不足，提供一种易溶的侧链含氟共聚醚二醇及其制备方法，该侧链含氟共聚醚二醇由取代环氧丙烷、全氟烷基环氧乙烷及四元环醚氧杂环丁烷或五元环醚四氢呋喃进行三元阳离子共聚而成，可以获得预期不同氟含量的侧链含氟共聚醚二醇，且该侧链含氟共聚醚二醇溶解性出色，在通用、无毒或低毒溶剂中均易溶。

本发明的上述目的是通过下面的技术方案得以实现的：

一种取代环氧丙烷、全氟烷基取代环氧乙烷和氧杂环丁烷或四氢呋喃共聚获得的侧链含氟的共聚醚二醇，具有如结构式Ⅰ所示的分子结构：

其中：

p为1或2中任一数；n为0或1中的任一数；m为4～13中任意一个自然数；q为0或3两者中任一数；x，y和z为1～100中的任意一个自然数；