[发明专利]一种耐水型梳形含氟水性聚氨酯及其制备方法和应用

说明书

本发明属于聚氨酯技术领域，具体涉及一种耐水型梳形含氟水性聚氨酯及其制备方法和应用。方法包括步骤：1)将IPDI、PTMG、DMPA和甘油单酯进行共聚，得到侧链带有双键的线性水性聚氨酯类第一无规共聚物；2)将步骤1)得到的第一无规共聚物与甲基丙烯酸六氟丁酯共聚，得到梳形的氟改性水性聚氨酯类第二无规共聚物，将所述第二无规共聚物与三乙胺反应，得铵盐化的耐水型梳形含氟水性聚氨酯。该方法在线性聚氨酯的侧链上引入含氟丙烯酸酯，这样可以确保较多的氟的载入量，同时又不改变NCO\OH的比例从而保证聚氨酯较高的分子量。该方法减少了丙烯酸羟乙酯这种化学药品的使用，简化了实验步骤，节省了费用；同时改用植物油二元醇使聚氨酯更环保。

技术领域

本发明属于聚氨酯技术领域，具体涉及一种耐水型梳形含氟水性聚氨酯及其制备方法和应用。

背景技术

聚氨酯(PU)因其优异的粘附性、柔韧性、耐磨性、耐冲击性、耐低温和耐溶剂性等优点，广泛应用于涂料、胶黏剂、泡沫塑料、织物整理剂等方面。但由于近年来环保要求日益严格，水性聚氨酯(WPU)越来越受到人们的关注。相比油溶性聚氨酯，其具有低VOC、无毒、无污染、不燃等优点，应用前景更广泛，但同时也存在耐水性、耐热性、力学性能较差等缺点，限制了其应用,为此需要对水性聚氨酯进行改性。

其中硅改性和氟改性应用较广，其表面能低、化学键能较高，用其改性能显著提高WPU的耐水性和热稳定性等。相比硅改性而言，氟改性对WPU的改善更明显，较低含量的氟即可显著提高其耐水性，还能对WPU的耐溶剂性、耐氧化性带来极大改善，并且不易对WPU的原有结构造成影响。

现阶段合成氟改性水性聚氨酯的方法一般是在线性水性聚氨酯预聚体末端用丙烯酸羟乙酯等进行双键封端，然后通过自由基聚合的方法将含氟丙烯酸酯单体引入到聚氨酯中。这种方法的缺点在于额外增加了丙烯酸羟乙酯这种单体，实验步骤变得更繁琐，并且为了确保氟的载入量，通常NCO\OH的比例较大，以方便接入更多的丙烯酸羟乙酯与含氟丙烯酸酯单体反应，但这通常会限制聚氨酯的分子量，从而影响其性能。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明提供了一种耐水型梳形含氟水性聚氨酯及其制备方法和应用。本发明技术方案环保，成本低，通过载入氟来对水性聚氨酯的耐水性和耐油性进行改善。

本发明所提供的技术方案如下：

一种耐水型梳形含氟水性聚氨酯的制备方法，包括如下步骤：

1)将(甘油单酯)进行共聚，得到侧链带有双键的线性水性聚氨酯类第一无规共聚物，所述第一无规共聚物的结构通式如下：

，其中，n为20～40，a为3～4，b为1～2，c为3～5；

2)将步骤1)得到的第一无规共聚物与甲基丙烯酸六氟丁酯共聚，得到梳形的氟改性水性聚氨酯类第二无规共聚物，将所述第二无规共聚物与三乙胺反应，得铵盐化的耐水型梳形含氟水性聚氨酯。

上述技术方案中，第一步制备得到的第一无规共聚物分子中的侧链含有a个甘油单酯引入的双键，在第二步中，各侧链上的双键之间可发生共聚，各侧链上的双键和甲基丙烯酸六氟丁酯的双键之间可发生无规共聚，从而在侧链上引入甲基丙烯酸六氟丁酯的链段。从而，通过侧链含双键的甘油单酯将甲基丙烯酸六氟丁酯接枝到主链上，合成了一种新型的梳形含氟水性聚氨酯。该线性聚氨酯的侧链上引入含氟丙烯酸酯，这样可以确保较多的氟的载入量，同时又不改变NCO\OH的比例从而保证聚氨酯较高的分子量。该方法减少了丙烯酸羟乙酯这种化学药品的使用，简化了实验步骤，节省了费用；同时改用植物油二元醇使聚氨酯更环保。

具体的，步骤1)中的聚合反应的条件为：反应溶剂为丙酮和N-甲基吡咯烷酮的混合溶液；反应温度为70～80℃；催化剂为二月桂酸二丁基锡(DBTDL)。

上述反应条件可以实现步骤1)的聚合反应。