[发明专利]一种氟化异氰酸酯及其与丙烯酸酯的共聚物乳液的制备方法

摘要

本发明公开一种含乙烯基的氟化异氰酸酯单体，通过将二异氰酸酯与氟代醇反应，制备氟化异氰酸酯中间体，再将该中间体与(甲基)丙烯酸羟烷基酯反应，制备所述氟化异氰酸酯单体。以该单体与常规(甲基)丙烯酸酯进行乳液聚合，合成兼具有机氟、聚氨酯和丙烯酸酯树脂特性的有机氟改性聚氨酯‑丙烯酸酯共聚物乳液。与现有技术相比，本发明由于预先制备了含氟异氰酸酯单体，与丙烯酸酯类单体在水性体系中进行乳液共聚合反应时，单体之间的相容性更好，反应体系更为稳定，反应更容易控制，合成的共聚物乳液稳定性更好。

主权项

一种含乙烯基的氟化异氰酸酯单体，其特征在于，该乙烯基的氟化异氰酸酯单体的制备方法为：第一步，将二异氰酸酯与氟代醇反应，制备氟代醇改性的异氰酸酯中间体(A)：OCN‑R1‑NCO+CxHyFz‑OH→OCN‑R1‑NHCOOCxHyFz  (A)；其中，x＝2～8，y＝1～3，z＝3～17；R1表示亚烷基；所述二异氰酸酯是甲苯二异氰酸酯、二苯甲烷二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯或异佛尔酮二异氰酸酯；所述氟代醇是三氟乙醇、六氟异丙醇、六氟丁醇、十二氟庚醇或全氟辛醇；反应在氮气保护下，在催化剂存在下的溶剂中进行，即，将二异氰酸酯与氟代醇按照2:1的摩尔比在60～90℃下反应4～6h，得到氟代醇改性的异氰酸酯中间体；催化剂用量基于应用的二异氰酸酯质量为0.2～0.6wt％，溶剂用量基于反应物总量的35～60wt％；所述溶剂是甲苯、二甲苯或醋酸丁酯；所述催化剂是二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡、二醋酸二丁基锡、环烷酸锌、环烷酸钴或环烷酸铅；第二步，将前述氟代醇改性的异氰酸酯中间体(A)与(甲基)丙烯酸羟烷基酯反应，制备含乙烯基的氟化异氰酸酯单体(B)：OCN‑R1‑NHCOOCxHyFz+CH2＝C(R2)COOR3OH→CH2＝C(R2)COOR3OCONH‑R1‑NHCOOCxHyFz  (B)；其中，x＝2～8，y＝1～3，z＝3～17；R1表示亚烷基；R2表示氢或甲基；R3表示亚烷基；反应在氮气保护下，在与第一步反应所用催化剂相同的催化剂和阻聚剂存在下进行，即，在60～80℃下将上述氟代醇改性的异氰酸酯中间体(A)与(甲基)丙烯酸羟烷基酯按照1:1.1～1.3的摩尔比反应3～5h；基于反应物质量，催化剂用量为0.1～0.3wt％，阻聚剂用量为0.05～0.1wt％；所述阻聚剂是叔丁基苯酚、对羟基苯甲醚、对苯二酚或邻甲基对苯二酚；该单体可用于氟化聚氨酯‑丙烯酸酯共聚物乳液的制备。