[发明专利]一种含氟聚丙烯酸酯改性聚氨酯弹性体及制备方法

说明书

本发明公开了一种含氟聚丙烯酸酯改性聚氨酯弹性体及制备方法。以端羟基环氧乙烷/四氢呋喃无规共聚醚为软段，以1，4丁二醇为扩链剂，以二苯基甲烷‑4，4'‑二异氰酸酯为固化剂，含氟聚丙烯酸酯作为交联剂；二月桂酸二丁基锡为催化剂将长链含氟聚丙烯酸酯通过化学键键接到聚氨酯体系中，制备了一系列新型含氟聚氨酯弹性体，含氟聚氨酯结构式如下。含氟聚氨酯弹性体中的氟含量可通过调控含氟聚丙烯酸酯的侧链的氟原子个数来调控。相对于传统的制备工艺，此方法得到的产品弹性体都具有很低的玻璃化转变温度。相比于不含氟的对照组产品含氟聚氨酯弹性体的力学性能可通过侧链上氟原子个数来调节，产品的断裂伸长率可高达1000％。

技术领域

本发明属于聚合物材料合成领域，具体涉及到一种将侧链含氟的聚丙烯酸酯引入到聚氨酯中的制备方法。特别是一种含氟聚丙烯酸酯改性聚氨酯弹性体及制备方法。

背景技术

含氟聚氨酯作为一种新型功能材料，结合了含氟聚合物和聚氨酯的诸多优点，氟原子具有很强的电负性同时又具有很小的范德华半径，能够对聚合物的碳链形成屏蔽效应，降低聚合物的表面能从而提高产品的稳定性、疏水性。将氟元素引入聚氨酯分子中，获得含氟聚氨酯材料，可使其兼具很多优异的性质，例如极好的耐紫外线和核辐射性、热稳定性、柔韧性、耐磨性、高的抗张强度、高电阻率和高耐候性、耐化学性(耐酸，耐碱，耐溶剂)以及优异的表面性能，在国防军工、涂料工业、医药卫生、发光弹性体、皮革装饰等行业有广泛的应用前景。

Takakura等人，Makrvmol.Chem.,1990,191(03)，在1990年使用2，2，3，3，4，4，5，5-八氟六亚甲基二异氰酸酯制备了一系列含氟聚氨酯甲酸酯脲素。1992年，Ho等人，Macromolecules,1992,25(13)，使用乙烯-氟烷基-乙烯二醇和3-(三氟甲基)-3，4，4，5，5，6，6，7，7，8，8-十一氟-1，10-癸二醇作为软段，制备了一种含氟聚氨酯。Liu等人，PolymerBulletin,2010,66(04)，基于氟聚(氧化烯)二醇，通过一步本体聚合法制备了一系列主链含氟的热塑性含氟聚氨酯弹性体。1995年，Chapman等人，Macromolecules 1995,28(01)，报道了一系列带含氟侧链的氟化聚氨酯的制备手段。2005年Jiang等人，European PolymerJournal,2005,41(08)，将聚氨酯大分子单体与丙烯酸六氟丁酯(HFBA)进行共聚合成了新型氟化聚氨酯(FPU)。

在聚合物中侧链相较于主链具有更大的活动性，因此含氟侧链的引入相较于含氟主链对聚合物体系性能的调节也更加明显。目前，如何将具有确定长度或摩尔质量的氟化长链聚合物引入到聚氨酯体系中并定量表征和分析氟含量的多少对聚氨酯性能的调节仍需继续探索。

本发明的关键是将通过合理的分子设计将自制的含氟聚丙烯酸酯作为交联剂接入聚氨酯体系中，精确制备了一系列具有不同氟原子个数侧链的新型交联氟化聚氨酯弹性体，并成功表征了侧链氟原子个数对含氟聚氨酯弹性体材料性能的影响。

发明内容

本发明的目的在于针对现有含氟聚氨酯合成技术存在的不足，提供一种通过化学交联过程将侧链含氟丙烯酸甲酯引入聚氨酯，从而得到含氟聚氨酯弹性体材料的制备方法。

本发明的技术方案概述如下：

一种含氟聚丙烯酸酯改性聚氨酯弹性体；通过化学键接入侧链含氟原子的聚丙烯酸酯；结构式如下：

其中：R_f为不同氟原子个数的侧链；x、y、a、b、c、n代表重复的结构单元。

所述的含氟聚丙烯酸酯改性聚氨酯弹性体；R_f不同氟原子个数的侧链选择如下：