[發明專利]一種高耐水性側鏈含氟-硅UV固化水性聚氨酯樹脂的制備方法

有效

• 申請號: 201711370251.9
• 申請日: 2017-12-19
• 公開（公告）號: CN108003320B
• 公開（公告）日: 2020-08-11
• 發明（設計）人: 姚伯龍;徐穎聰;王偉
• 申請（專利權）人: 江南大學
• 主分類號: C08G18/66
• 分類號: C08G18/66;C08G18/12;C08G18/44;C08G18/34;C08G18/62;C08F220/20;C08F220/24;C08F230/08;C09D175/04;C09D5/16
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本發明涉及一種高耐水性側鏈含氟?硅UV固化水性聚氨酯樹脂的制備方法。本發明的目的在于提供一種利用高分子有機氟和有機硅進行改性制備高耐水、耐候、耐溶劑性可UV固化水性聚氨酯乳液及其制備方法。本發明的水性聚氨酯經有機氟和有機硅改性得到側鏈含有機氟硅的水性聚氨酯，該聚合物成膜后，聚合物側鏈的有機氟和有機硅鏈段更傾向于表面聚集取向，而聚氨酯鏈段朝向內層。這樣既能在保證聚酯型聚氨酯樹脂優良的附著力、硬度、固化速率等的同時又賦予改性聚氨酯涂膜優良的耐水性、耐溶劑性和耐候性。

技術領域

本發明屬于高分子材料技術領域，具體涉及一種高耐水性側鏈含氟-硅UV固化水性聚氨酯樹脂的制備方法。

背景介紹

紫外光固化水性樹脂繼承和發展了傳統UV固化技術和水性涂料技術的許多優點，如低成本、低粘度、良好的涂布適應性、設備簡單、無毒性、無刺激性、不燃性等。由于UV固化水性樹脂的優點突出，近年來得到較快的發展，其產品已被眾多領域應用。

目前大量被使用的聚氨酯以溶劑型為主，但隨著人們環保意識的增強和環保法規的確立，傳統的溶劑型化學品的揮發性有機化合物(VOC)和有害空氣污染物(HAP)的排放愈來愈受到嚴格限制。制備聚氨酯的水性化技術，以水代替有機溶劑，不僅提高了生產和施工的安全性，避免了有機溶劑的可燃性和毒性，而且能減少或消除聚氨酯固化過程中有機溶劑發帶來的環境問題。同時，由于水性聚氨酯以水為介質，氣味小、節能、操作加工方便等優點。但聚氨酯水性化后其耐水性、物理力學性能等都會有一定程度的下降，制約了水性聚氨酯材料的應用。

有機硅是一類以重復單元Si-O鍵為主鏈，且有機基團直接連接在Si原子上的聚合物。它是半有機、半無機結構的高分子化合物，兼具有機和無機化合物的特性，具有良好的耐低溫、耐候性、疏水性、生理惰性以及電絕緣等許多優異的性能。將其用于水性聚氨酯的改性，能有效的提高涂膜的耐水性、耐候型、耐溶劑性和滑爽性。通過在聚酯型水性聚氨酯樹脂主鏈中引入Si-O鍵得到有機硅改性水性聚氨酯，以提高涂層的耐水性、耐溶劑性、耐候性和抗污性。

含氟聚氨酯以其獨有的性能，受到廣泛關注。氟原子半徑小、電負性強、碳氟鍵鍵能高，因此賦予了聚氨酯材料極好的耐紫外線和核輻射性、優良耐磨性，低表面能和高耐候性等性能。與含氟主鏈型聚氨酯相比，側鏈含氟型聚氨酯在自身表面張力的驅動下成膜時，分布于側鏈的含氟鏈段更易于向表面遷移和富集，形成對聚氨酯表面進行有效保護。通常由側鏈含氟聚醚多元醇制備的含氟聚氨酯材料，可實現只在表面結構中含氟，體相可少氟或無氟，在不降低材料的力學性能、粘結性和防護性的同時，可實現低氟含量、低成本、高耐水性。

發明內容

本發明的目的在于提供一種利用高分子有機氟和有機硅進行改性制備高耐水、耐候、耐溶劑性可UV固化水性聚氨酯乳液及其制備方法。本發明的水性聚氨酯經有機氟和有機硅改性得到側鏈含有機氟硅的水性聚氨酯，該聚合物成膜后，聚合物側鏈的有機氟和有機硅鏈段更傾向于表面聚集取向，而聚氨酯鏈段朝向內層。這樣既能在保證聚酯型聚氨酯樹脂優良的附著力、硬度、固化速率等的同時又賦予改性聚氨酯涂膜優良的耐水性、耐溶劑性和耐候性。

本發明的技術方案是：

一種高耐水性側鏈含氟-硅UV固化水性聚氨酯樹脂的制備方法，包括如下步驟：

(1)側鏈含氟硅預聚體的制備：將計量含氟丙烯酸酯、有機硅丙烯酸酯、甲基丙烯酸羥乙酯、N，N-二甲基甲酰胺和引發劑加入裝有冷凝管、氮氣導管、攪拌棒和溫度計的四口燒瓶中，通入氮氣保護，升溫至75-80℃反應7-8小時，得到側鏈含氟硅預聚體；