[发明专利]含氟水基聚氨酯的制备方法

说明书

本发明涉及新材料技术领域，特别是公开了一种含氟水基聚氨酯的制备方法，首先针对含氟二元醇单体缺乏的技术问题，制备含氟侧基的二元醇，然后根据水基聚氨酯的制备技术原理，以含氟侧基的二元醇作为共聚单体，制备含氟水基聚氨酯，不仅解决了现有共混复配型含氟材料与聚氨酯配伍性差、易迁移析出、质量不均匀的技术问题，而且很好解决了传统溶剂型聚氨酯涂层材料的有机溶剂污染问题，将其应用于纺织涂层、合成革等的制造，可满足各类高端客户对纺织、合成革等涂层的疏水防污要求和生态环保要求。

技术领域

本发明涉及新材料技术领域，特别涉及一种含氟水基聚氨酯的制备方法。

背景技术

目前，水性聚氨酯 (WPU) 具有VOC含量低、机械性能好、附着力高、装饰性优良、透湿透气性好等优点，同时，通过控制原料、软硬段结构、分子量、交联等参数，可以得到性能不同的水性聚氨酯，广泛用于皮革、合成革的制造。随着人们对于高性能、高品质、高环保的生态合成革的需求持续上升，对聚氨酯合成革的安全性、疏水防污性（自洁）等功能提出了更高的要求。

目前报道的具有疏水防污的聚合物物质主要是含氟聚合物。氟元素的电负性极大，原子半径小，极化性很低，其原子最外层的电子排布为2s22p5，如此独特的结构决定了含氟物质的很多特殊的物理化学性质。由于其原子半径小，形成的化学键短，键能大，因此有机氟化合物结构稳定，耐候性，耐热稳定性好。有机氟化合物分子间作用力小，界面分子作用力低，因此具有极低的表面能和优异的防水防油性能。

含氟聚合物表面能低，疏水、防污能力强。将含氟组分引入到聚氨酯体系中，所得含氟聚氨酯既保留了聚氨酯的弹性、力学性能、耐磨性、耐腐蚀性，又同时兼具有含氟材料所具备的独特性能，包括低的表面能、高耐候性、耐热、耐化学品性以及疏水、防污等特性。因而，含氟聚氨酯的应用前景可观，在涂料、家装、航天、交通等领域均有广泛应用，已成为业界研究的热点，但仍存在两个关键技术瓶颈。

其一是市场上含氟二元醇稀少，故大多相关研究是将含氟的疏水防污组分以物理共混或表面处理的形式引入纺织、合成革涂层中，这会存在含氟组分易迁移、与树脂基材相容性差、分布不均匀，质量不稳定等技术缺陷，从而影响涂层的疏水防污性能；另外，单独用作涂层表面处理时因界面张力差异太大，润湿流平性差，附着不牢，也影响其使用性能；

其二是市场上氟碳树脂多为油性树脂，水性氟碳树脂较少。溶剂型聚氨酯被广泛应用在涂料、纺织、合成革、皮革加工制造、造纸行业和胶粘剂等各个领域，但溶剂型聚氨酯容易造成环境污染，易造成火灾，且对人体造成危害。随着人们环保意识的提高，世界各国对涂层材料中挥发性有机物及有毒溶剂的要求越来越高，含量限制越来越严苛，甚至很多有机溶剂被禁止使用。因此，开发水基聚氨酯，以水作为溶剂，替代原有的有机溶剂，是行业发展的必然趋势。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种含氟水基聚氨酯的制备方法，首先针对含氟二元醇单体缺乏的技术问题，制备含氟侧基的双官能团二元醇，然后再根据水基聚氨酯的制备技术原理，制备含氟水基聚氨酯，不仅解决了现有共混复配型含氟材料与聚氨酯配伍性差、易迁移析出、分布不均匀的问题，而且良好地解决了传统溶剂型聚氨酯涂层材料存在的有机溶剂污染问题，将其应用于纺织涂层、合成革等的制造，可满足各类高端客户对纺织、合成革等涂层的疏水防污要求。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种含氟水基聚氨酯的制备方法，包括以下步骤：

（1）含氟二元醇的制备

将二羟甲基羧酸与一元氟醇按摩尔比1.2:1加入带有氮气保护和搅拌装置的反应瓶中，以甲苯作为溶剂和带水剂，重量分数计0.1%浓硫酸作为催化剂，控温100-120℃反应3h后，将产物倒入水中，去除硫酸和未反应的二羟甲基羧酸，滤液经减压脱出溶剂获得带有含氟侧基的二元醇；

（2）含氟水基聚氨酯的制备