[发明专利]一种氟改性水性聚氨酯乳化液的制备方法、制品及作为工业涂料的应用

说明书

技术领域

本发明涉及聚氨酯树脂，具体涉及一种稳定性好、无挥发、高固含量的氟改性水性聚氨酯树脂的制备方法、制品及作为工业涂料的应用。

背景技术

现有技术中的聚氨酯树脂是一种新型的具有独特性能和多方面用途的高聚物，至今已有50多年的发展历史。它以二异氰酸酯和多元醇为基本原料加聚而成，具有极好的耐磨性、耐擦伤性、耐久性、耐溶剂性、粘接性能以及良好的低温性能、弹性、附着力、绝缘性、光泽、保光性，而且其应用性能具有较广泛的可调性，可以满足各种不同的要求用。它可以制得聚氨酯涂料、油墨、粘合剂、泡沫塑料、橡胶、合成纤维、合成皮革、防水灌浆材料等一系列产品。尤其是以聚氨酯树脂为成膜物质的涂料即聚氨酯涂料(也叫聚氨酯漆)，于20世纪40年代首先由德国开始工业化生产，20世纪60年代后各国相继投入生产。聚氨酯涂料被广泛用于化工设备、海洋船舶、机电设备、木材、水泥、皮革、织物等涂装，在现代社会中起着非常重要的作用，并几乎渗透到国民经济各个部门，其产量与品种与年俱增。

中国从上世纪60年代初在这个领域内开展科研工作，并逐步建立了工业化生产装置。截止到目前，在我国生产和使用的大多数聚氨酯树脂，尤其是用于塑胶喷漆、鞋材喷漆和网板油墨的聚氨酯树脂制品，基本上都是含有害挥发物的溶剂型聚氨酯树脂，而随着环境保护及安全生产的要求越来越严，特别是2006年7月1日出口到国外的电子电气产品执行环保指令ROHS后，溶剂型聚氨酯树脂被接受的可能性越来越小；而目前中国现有生产的用于塑胶喷漆、鞋材喷漆和网板油墨的水性聚氨酯，理论、应用研究及生产工艺还相对滞后，制品性能不够稳定，在新的环保标准下实现工业化生产等关键技术方面存在许多弱点，现有技术及制品，远远满足不了市场对其高品质、大产量、环保等方面的要求。

所以，如何合成一种性能稳定、无挥发、并且能保留原有聚氨树脂优良性能的水性聚氨酯树脂，这种新的方法及制品，就成为越来越被关注的焦点问题；但是现有技术文献中，尚未发现相关记载。

发明内容

本发明的目的之一在于，提供一种无需溶剂、符合环保要求的氟改性水性聚氨酯树脂的制备方法；本发明的另一个目的在于，提供一种采用前述制备方法制得、能够保留原聚氨树脂的优良性能的制品；本发明的目的还在于，利用前述方法制备的氟改性水性聚氨酯树脂作为工业涂料的应用。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种氟改性水性聚氨酯树脂的制备方法，其包括如下步骤：

(一)制备聚氨酯乳化液；

(二)合成氟改性聚氨酯乳化液，其包括如下步骤：

(21)将水和表面活性剂加入到反应釜中，搅拌的同时升温到70～90℃；

(22)搅拌均匀下加入引发剂；

(23)搅拌下滴加含氟单体和步骤(一)制备的聚氨酯乳化液；

(24)滴加完成后，于60～95℃下搅拌1～3小时，制得氟改性水性聚氨酯乳化液。

所述的步骤(一)，其包括如下步骤：

(11)将大分子多元醇输送到反应釜中，真空下搅拌、80～140℃条件下脱水后，降温至50～90℃；

(12)在搅拌下加入含亲水基化合物、异氰酸酯，在65～95℃下反应1～6小时；

(13)反应完毕后，向反应釜中加入用来降低粘度的溶剂，边搅拌边降温至25～50℃；

(14)加入中和剂，继续搅拌，在25～50℃下反应0.5～2小时；

(15)加入扩链剂，继续搅拌，在25～50℃下反应0.5～2小时；

(16)在高速搅拌下加入去离子水，乳化5～60分钟，

(17)在真空下脱去溶剂，得到聚氨酯乳化液。

步骤(23)所述的含氟单体为甲基丙烯酸全氟酯类化合物。

步骤(21)所述的表面活性剂为阴离子表面活性剂或非离子表面活性剂或两者的混合物。

步骤(22)所述的引发剂为过硫酸盐。

所述步骤(12)，其在搅拌下还可再加入小分子多元醇或小分子多元胺或两者的混合物。

所述步骤(11)中的大分子多元醇为聚醚多元醇或聚酯多元醇或两者的混合物，其聚合度在2～3之间，分子量介于500～5000之间；所述步骤(12)中的含亲水基化合物为二羟甲基丙酸或二羟甲基丁酸或其混合物；步骤(12)中的小分子多元醇的分子量小于500，小分子多元胺的分子量小于500。

步骤(14)所述的中和剂为一元胺类化合物；步骤(15)所述的扩链剂为分子量小于500的小分子多元胺或小分子多元醇或其混合物。