[发明专利]一种环保型含氟聚氨酯‑聚丙烯酸酯乳液及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于高分子化学领域，特别涉及一种环保型含氟聚氨酯-聚丙烯酸酯乳液及其制备方法。

背景技术

有机氟树脂都具有良好的耐热性、耐温变性、耐老化性，而且形成的涂膜表面张力小，水及其他污物不易附着，因此在水性树脂中引入有机氟的研究是目前的研究热点之一，目前所制备的有机氟聚氨酯-聚丙烯酸酯乳液的备方法主要有以下几种：(1)在常规乳化剂作用下含氟单体、丙烯酸单体和带双键的聚氨酯分子链的共聚；(2)在常规乳化剂和有机溶剂作用下含氟单体、丙烯酸单体和带双键的聚氨酯分子链的共聚；(3)聚四氟乙烯乳液与常规的聚氨酯-聚丙烯酸酯乳液的简单共混。但上述的三种制备方法，均使最后的含氟乳液含有常规乳化剂或(和)有机溶剂，这对含氟乳液产品的应用性能不利，对环境有一定的污染，且稳定性都较差。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种能够提高含氟涂层表面性能以及含氟乳液的稳定性、不含常规乳化剂和任何有机溶剂的环保型含氟聚氨酯-聚丙烯酸酯乳液及其制备方法。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种环保型含氟聚氨酯-聚丙烯酸酯乳液的制备方法，包括以下步骤：

(1)将5-10份乙烯基单体和0.5-2.5份含氟丙烯酸酯混合均匀制得溶液A；

(2)在溶液A中加入1.5～2份多元醇、7～9份二异氰酸酯化合物、1～2份阴离子亲水扩链剂和0～0.095份催化剂，在70～85℃条件下充分反应，得到聚氨酯预聚物溶液B；

(3)然后，在溶液B中加入1～4份亲水性乙烯基单体进行封端，充分反应后，将体系温度冷却至30～50℃，再加入0.8-1.9份的有机碱，中和反应完全后，再加入60～100份后扩链剂的水溶液，搅拌分散均匀，得到聚氨酯分散体C；

(4)在分散体C中加入水溶性引发剂，分散体C和水溶性引发剂的质量比为100∶(0.05～0.5)，在70～90℃反应完全，即得环保型含氟聚氨酯-聚丙烯酸酯乳液。

作为本发明的进一步改进，所述乙烯基单体为丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸己酯、甲基丙烯酸己酯、丙烯酸十八酯、甲基丙烯酸十八酯、苯乙烯、甲基苯乙烯、丙烯酸羟乙酯或甲基丙烯酸羟乙酯。

作为本发明的进一步改进，所述含氟丙烯酸酯为丙烯酸三氟乙酯、丙烯酸六氟丁酯、丙烯酸十二氟庚酯、全氟辛基乙基丙烯酸酯、丙烯酸十九氟酯、全氟辛基(N-甲基-N-丙烯酸乙酯基)磺酰胺、全氟辛基(N-乙基-N-丙烯酸乙酯基)磺酰胺、甲基丙烯酸三氟乙酯、甲基丙烯酸六氟丁酯、甲基丙烯酸十二氟庚酯、甲基丙烯酸十九氟酯、全氟辛基(N-甲基-N-甲基丙烯酸乙酯基)磺酰胺或全氟辛基(N-乙基-N-甲基丙烯酸乙酯基)磺酰胺。

作为本发明的进一步改进，所述多元醇的分子量介于1000～2000之间，且为聚己二酸己二醇酯、聚己二酸丁二醇酯、聚己内酯二元醇、聚碳酸酯二醇、聚四氢呋喃二醇中的一种或两种任意配比的混合物；

所述二异氰酸酯化合物为异佛尔酮二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯中的一种或两种任意配比的混合物。

作为本发明的进一步改进，所述阴离子亲水扩链剂为二羟甲基丙酸、二羟甲基丁酸、二羟基丙磺酸钠、2-氨基乙基氨基乙磺酸钠和二氨基苯磺酸钠中的一种或两种以上任意配比的混合物。

作为本发明的进一步改进，所述亲水性乙烯基单体为甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、丙烯酸羟丙酯、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、丙烯酸羟丁酯、羟甲基丙烯酰胺和丙烯酰胺中的一种或两种任意配比的混合物。

作为本发明的进一步改进，所述催化剂为二月桂酸二丁基锡、二醋酸二丁基锡或辛酸亚锡；

所述有机碱为三甲胺、三乙胺、三乙醇胺或乙二胺；

所述水溶性引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾、过硫酸铵-亚硫酸钠、过硫酸钾-亚硫酸钠、过硫酸铵-亚硫酸氢钠、过硫酸钾-亚硫酸氢钠、过硫酸铵-硫代硫酸钠或过硫酸钾-硫代硫酸钠。

作为本发明的进一步改进，所述后扩链剂为乙二胺基乙磺酸钠或乙二胺二邻苯基乙酸钠；所述后扩链剂水溶液的质量浓度为0.5％～4％。

作为本发明的进一步改进，所述步骤(2)中，反应时间为2～4小时；

所述步骤(3)中，封端反应时间0.5～2小时；中和反应时间20～30分钟；搅拌分散时间20～40分钟；

所述步骤(4)中，完全反应时间4～6小时。