[发明专利]单组份水性阳离子聚氨酯-氟丙烯酸树脂及其制备方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种用于皮革、水性涂料、水性粘合剂、织物纺织整理剂、造纸等领域的单 组份水性阳离子聚氨酯-氟丙烯酸树脂及其制备方法。本发明通过在聚酯上引入不饱和双键， 并进一步合成含有不饱和双键的水性阳离子聚氨酯，最后与含氟丙烯酸酯类单体共聚，合成 了一种具有核壳结构的单组份水性阳离子聚氨酯-氟丙烯酸树脂。

背景技术：

水性聚氨酯是一种环境友好型高分子材料，具备优异的粘结性、弹性、耐寒性、高光泽 以及软硬度随温度变化不大等优点，拥有良好的环境友好性和通用性。水性聚氨酯按使用形 式可分为单组份及双组份两类，无需交联剂即可得到所需使用性能的水性聚氨酯称为单组分 水性聚氨酯。按照分散粒子是否带电可分为离子型和非离子型，而离子型水性聚氨酯按照聚 氨酯主链上的带电性质又可分为阴离子型、阳离子型和两性离子型。目前，关于水性聚氨酯 研究报道多见于阴离子水性聚氨酯方面，而阳离子型的较少。阳离子型水性聚氨酯一般是指 主链或侧链上含有铵离子(一般为季铵离子)或锍离子的水性聚氨酯，绝大多数情况是季铵 阳离子。由于阳离子型水性聚氨酯的分子链上带有正电，其对疏水的聚酯、织物纤维具有很 好的浸润性，同时对水的硬度不敏感，可以在酸性条件下使用，故其在纺织、皮革、木器涂 料和造纸等领域具有广泛的应用前景。另外，阳离子水性聚氨酯涂于木材上时，可与单宁酸 等色素物质发生作用，阻止其迁移，是木器封闭底漆用的重要成膜物质。但是阳离子水性聚 氨酯在制备过程中将预聚体季铵盐化的工序比较复杂，成本较高，而且制备的阳离子产品有 时储存不稳定，此外还存在耐水性差、光泽低、耐溶剂性差、干燥速度慢等缺点。

聚丙烯酸酯类高分子材料具有机械强度比较高、耐老化、耐候及耐水性好等诸多优点， 但其存在热粘冷脆的缺点。可以看得出这两种材料存在良好的互补性。含氟聚合物由于氟原 子的特殊性能(如低极性及高电负性)，其具有优异的表面性能、耐介质性、耐热性及耐候 性。因而将水性阳离子聚氨酯树脂和含氟丙烯酸树脂通过化学接枝的方法复合，能克服各自 的缺点，做到扬长避短，特别是使涂膜性能得到明显的改善。

发明内容：

本发明的目的是为了合成一种性能优异且应用广泛的单组份水性阳离子聚氨酯-氟丙烯 酸树脂。针对以上所述水性阳离子聚氨酯树脂的缺点，通过氟丙烯酸树脂对水性阳离子聚氨 酯树脂进行改性，引入其良好的性能，避免了水性阳离子聚氨酯树脂耐水性差、光泽低等明 显缺点。合成得到的单组份水性阳离子聚氨酯-氟丙烯酸树脂具有卓越的耐低温冲击性、化 学稳定性、弹性、柔韧性、耐候性和耐水性，并且机械强度高，从而扩大了水性阳离子聚 氨酯树脂的应用领域。

本发明以水性阳离子聚氨酯为基础，利用水性聚氨酯阳离子表面活性剂的特性，在进行 氟丙烯酸类单体聚合时，不用外加乳化剂，采用无皂聚合的方法使氟丙烯酸类单体在聚氨酯 内部很好地进行共聚。合成了一种具有核壳结构的单组份水性阳离子聚氨酯-氟丙烯酸树脂。 本发明不仅避免了使用有毒的含氟乳化剂，而且反应条件温和，由于产品中没有乳化剂的存 在，树脂性能也有很大的提高。

本发明所述单组份水性阳离子聚氨酯-氟丙烯酸树脂，其合成的主要原料为：

(a)至少包含一种不饱和水性阳离子聚氨酯；

(b)至少包含一种(氟)丙烯酸单体；

(c)至少包含一种引发剂，其用量占(氟)丙烯酸单体质量的0.1％～5.0％。