[發(fā)明專利]一種氟改性柔性UV固化超支化水性聚氨酯涂層材料的制備方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711370289.6
• 申請(qǐng)日: 2017-12-19
• 公開（公告）號(hào): CN108084866A
• 公開（公告）日: 2018-05-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 姚伯龍;王偉;徐穎聰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 江南大學(xué)
• 主分類號(hào): C09D175/14
• 分類號(hào): C09D175/14;C09D5/16;C08G18/44;C08G18/75;C08G18/32;C08G18/34;C08G18/10;C08G18/67;C08G18/66
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本發(fā)明涉及一種氟改性柔性UV固化超支化水性聚氨酯涂層材料的制備方法。本發(fā)明利用有機(jī)氟的耐水、耐候、耐溶劑、耐低溫性能對(duì)耐水、耐候性較差的聚酯型水性聚氨酯樹脂進(jìn)行改性。本發(fā)明的聚酯型水性聚氨酯經(jīng)有機(jī)氟進(jìn)行鏈段改性得到含有氟元素的聚酯型多臂型水性聚氨酯，該聚合物成膜后，聚合物中的有機(jī)氟鏈段更傾向于表面聚集取向，而聚氨酯鏈段朝向內(nèi)層。這樣既能在保證聚酯型聚氨酯樹脂優(yōu)良的附著力、硬度、固化速率等的同時(shí)又賦予改性聚氨酯涂膜優(yōu)良的耐水性、耐溶劑性和耐候性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于高分子材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種氟改性柔性UV固化超支化水性聚氨酯涂層材料的制備方法。

背景介紹

紫外光固化水性樹脂繼承和發(fā)展了傳統(tǒng)UV固化技術(shù)和水性涂料技術(shù)的許多優(yōu)點(diǎn)，如低成本、低粘度、良好的涂布適應(yīng)性、設(shè)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(yōu)點(diǎn)突出，近年來得到較快的發(fā)展，其產(chǎn)品已被眾多領(lǐng)域應(yīng)用。

但水性聚氨酯的有些性能還不能滿足實(shí)際需要，如硬度、耐水性、熱穩(wěn)定性、表面性能和拉伸強(qiáng)度等，因而，限制了涂膜的應(yīng)用范圍。所以，對(duì)水性聚氨酯的改性就成為必然趨勢。

超支化聚合物是一類高度支化的、具有三維橢球狀立體構(gòu)造的大分子，內(nèi)部不僅具有空腔，同時(shí)又由于大量官能團(tuán)分散于分子表面，因而其性質(zhì)不同于具有類似結(jié)構(gòu)單元的線型聚合物。超支化聚合物因具有很低的熔體黏度、良好的流變性、溶解性及成膜性等獨(dú)特的物理化學(xué)性質(zhì)，而備受矚目。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)超支化聚合物可以應(yīng)用于添加劑、藥物和基因載體、大分子嵌段、相轉(zhuǎn)移催化劑、固體電解質(zhì)、納米技術(shù)、超分子科學(xué)等領(lǐng)域。

含氟材料由于具有優(yōu)異的疏水、疏油、耐酸堿及耐溶劑性，已成為自清潔外墻涂料及大型機(jī)器保護(hù)涂層的首要選擇，被越來越多地用在建筑業(yè)、機(jī)械行業(yè)、工業(yè)設(shè)備、大型鋼結(jié)構(gòu)、體育設(shè)施等領(lǐng)域。用含氟聚合物對(duì)水性聚氨酯的改性研究已有許多報(bào)道，HyejinLim等合成大分子含氟二醇，以其作擴(kuò)鏈劑引入聚氨酯鏈中，合成側(cè)鏈含氟水性聚氨酯；HongTan等以含氟側(cè)鏈引入聚氨酯中，研究了氟鏈段在表面的遷移。通過在水性聚氨酯中引入含氟基團(tuán)可得到氟改性聚氨酯，含氟鏈段對(duì)主鏈及內(nèi)部分子形成“屏蔽保護(hù)”，不僅可提高碳碳鍵的穩(wěn)定性，使含氟水性聚合物物理性能穩(wěn)定，還提高涂層的耐水性、耐侯性、耐油性、抗污性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種利用高分子有機(jī)氟進(jìn)行改性制備耐水、耐候、耐溶劑性聚酯型超支化水性聚氨酯乳液及其制備方法。本發(fā)明的聚酯型水性聚氨酯經(jīng)有機(jī)氟進(jìn)行聚氨酯改性得到主鏈含有有機(jī)氟聚酯型水性聚氨酯，該聚合物成膜后，聚合物末端有機(jī)氟鏈段更傾向于表面聚集取向，而聚氨酯鏈段朝向內(nèi)層。這樣既能在保證聚酯型聚氨酯樹脂優(yōu)良的附著力、硬度、固化速率等的同時(shí)又賦予改性聚氨酯涂膜優(yōu)良的耐水性、耐溶劑性和耐候性。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：

一種氟改性柔性UV固化超支化水性聚氨酯涂層材料的制備方法，包括如下步驟：

(1)超支化多元醇的合成：將一定量的對(duì)甲苯磺酸、雙季戊四醇(DPE)、擴(kuò)鏈劑和二甲苯混合加入250ml單口燒瓶中，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，升溫至140℃恒溫反應(yīng)，當(dāng)羥值達(dá)到理論值后停止反應(yīng)。反應(yīng)結(jié)束后用正己烷反復(fù)沉淀提純3遍，放入真空干燥箱備用，得到超支化多元醇；

(2)含氟二元醇的合成：將一定量的二乙醇胺、有機(jī)氟、混合加入250ml單口燒瓶中，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，升溫至80℃恒溫反應(yīng)10h，反應(yīng)結(jié)束后用去離子水反復(fù)萃取3-5次，放入真空干燥箱備用，得到含氟二元醇；

(3)將聚酯二元醇升溫至80-100℃，真空脫水處理30min，得到脫水后的聚酯二元醇；