[发明专利]一种含硅氟聚氨酯拒水整理剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种含硅氟聚氨酯拒水整理剂的制备方法，属于化工助剂领域。

背景技术

随着社会经济技术的发展，人们对高质量、多功能材料的需求越来越多，尤其是纺织品皮革整理领域、涂料、建筑、汽车和造纸等工业领域对材料的抗水、抗油和防污效果要求越来越高。含氟聚氨酯由于其优异的热稳定性、耐候性和化学惰性，以及独特的低表面自由能、低摩擦系数等性质，表现出突出的拒水拒油和抗粘附特性。含氟聚氨酯整理剂不仅可以用于织物整理，在贴面地毯、墙涂层、木材、建筑材料、皮革和纸张等方面都有重要应用。

目前，含氟聚氨酯中氟的引入主要有聚氨酯软段引入、聚氨酯硬段引入以及端基引入的方法。聚氨酯软段引入主要通过全氟聚醚、半氟聚醚、全氟聚酯引入，或者通过以上含氟化合物和普通聚醚或聚酯的混合物同时作为软段引入，工艺较为复杂；聚氨酯硬段引入如专利CN 101157750A主要通过短链含氟二醇引入，应用短链氟化二醇和多异氰酸酯化合物反应制得含氟聚氨酯，由于硬段含量太大，从而导致含氟聚氨酯弹性体的脆性较大；端基引入如专利CN 101979756A主要是简单的以氟烷基醇封端，由此制得的聚氨酯氟含量较低，达不到高抗油、抗水和防污的效果，若增加封端基氟含量，成本提高，氟利用率降低，不利于环境友好和不符合发展绿色化学的要求。

有机硅既有无机结构(-Si-O-Si-)的主链，又有有机基团(CH₃、Ph等)侧链。因其兼具有有机及无机材料的特点，并且其结构还有键角、键长、键能大的优势，使得有机硅化合物具有众多独特的性能，如低表面张力、特殊的柔顺性以及良好的化学稳定性。本发明将有机硅的优良特性以化学反应的方式引入到含氟聚氨酯中，不仅能在保有良好抗水、抗油和防污性能下降低成本，对环境友好，同时能改善含氟聚氨酯脆性大的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种含硅氟聚氨酯拒水整理剂的制备方法，以解决含氟聚氨酯为提高抗水、抗油和防污性能增加氟含量时引起的成本过高以及脆性较大的技术问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种含硅氟聚氨酯拒水整理剂的制备方法，其特征在于，具体步骤为：

第一步：将异氰酸酯和含氟醇溶于溶剂中，同时在氮气保护下搅拌反应；

第二步：将聚醚二元醇和聚酯二元醇中的至少一种与催化剂加入到第一步的反应体系中，与第一步的反应体系中剩余的异氰酸酯搅拌反应，得到预聚体R1；

第三步：将有机硅氧烷溶于溶剂中，加入催化剂，得到有机硅氧烷溶液，以滴加的方式加入到第二步所得的预聚体R1中，与第二步的反应体系中剩余的异氰酸酯搅拌反应，得到预聚体R2；

第四步：将二元醇或者二元胺作为扩链剂加入到第三步所得的预聚体R2中，与第三步的反应体系中剩余的异氰酸酯搅拌反应，最后加入小分子醇与反应体系中剩余的异氰酸酯搅拌反应封端，即可得到含硅氟聚氨酯。

优选地，所述第一步中的异氰酸酯与含氟醇的摩尔比为2∶1-5∶1，溶质总质量分数为10-15％，搅拌速度为50-200rpm，反应温度为40-100℃，反应时间为1-4h。

优选地，所述第一步中的异氰酸酯是1，6-己二异氰酸酯(HDI)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、二环己基甲烷二异氰酸酯(HMDI)、甲苯二异氰酸酯(TDI)、二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、液化MDI、TDI二聚体和HDI二聚体中的一种或两种以上混合。

优选地，所述第一步中的含氟醇是全氟烷基乙醇，其通式为F(C₂F₄)_nC₂H₄OH，n为2-16之间的整数，或N-乙基全氟辛基磺酰胺乙醇。

优选地，所述第一步中的溶剂是N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、乙酸乙酯、N-甲基吡咯烷酮、四氢呋喃、甲苯和丁酮中的一种或两种以上的混合。

优选地，所述第二步中，第一步的反应体系剩余的异氰酸酯所含的异氰酸酯基与加入的聚醚二元醇和聚酯二元醇中的至少一种所含的羟基的摩尔比为2∶1-5∶1，加入的催化剂的质量为第一步的反应体系总质量的0-3％，搅拌速度为50-300rpm，反应温度为40-100℃，反应时间为2-4h。