一种可UV固化水性含氟聚氨酯树脂及其制备方法技术

本发明专利技术涉及涂料技术领域，具体公开了一种可UV固化水性含氟聚氨酯树脂及其制备方法。本发明专利技术首先合成一种新型氟化二元醇，并采用熔融聚合的方法，以亲水扩链剂、聚酯多元醇或聚醚多元醇、丙烯酸酯类封端剂、催化剂、光引发剂、中和剂为原料，通过缩合反应两步合成UV固化水性含氟聚氨酯树脂。本发明专利技术所制备得到的UV固化水性含氟聚氨酯树脂其含氟量在1～15%之间，以水为分散系的乳液固含量可达30～65%，涂装工艺性好，固化迅速，气味小。其涂膜具有低表面能、耐摩擦、光泽度高、硬度大、附着力强、耐冲击性优异、热稳定性良好等优点，是一种能将UV固化、水基分散和含氟三个特点综合起来的环保高性能涂料树脂。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及涂料
，具体公开了一种可UV固化水性含氟聚氨酯树脂及其制备方法。本专利技术首先合成一种新型氟化二元醇，并采用熔融聚合的方法，以亲水扩链剂、聚酯多元醇或聚醚多元醇、丙烯酸酯类封端剂、催化剂、光引发剂、中和剂为原料，通过缩合反应两步合成UV固化水性含氟聚氨酯树脂。本专利技术所制备得到的UV固化水性含氟聚氨酯树脂其含氟量在1～15%之间，以水为分散系的乳液固含量可达30～65%，涂装工艺性好，固化迅速，气味小。其涂膜具有低表面能、耐摩擦、光泽度高、硬度大、附着力强、耐冲击性优异、热稳定性良好等优点，是一种能将UV固化、水基分散和含氟三个特点综合起来的环保高性能涂料树脂。【专利说明】一种可UV固化水性含氟聚氨酯树脂及其制备方法
本专利技术涉及涂料
，更具体地，涉及一种可UV固化水性含氟聚氨酯树脂及 其制备方法。
技术介绍
随着技术的不断革新，现代涂料逐渐形成集高性能、高效能、高环保以及高端装饰 效果等多功能为一体的发展方向。现有技术中常用的合成氟碳树脂的氟烯烃类单体主要 是含有2?4个碳原子的氟烯烃，如聚四氟乙烯（PTFE)、聚偏二氟乙烯（PVDF)、四氟乙烯 (TFE)和六氟丙烯（HFP)、四氟乙烯和全氟烷氧基共聚物（PFA)、乙烯和四氟乙烯的共聚物 (ETFE)、四氟乙烯及六氟丙烯和偏二氟乙烯（VDF)的共聚物（THV)等，这些单体虽然性能突 出，但是其本身也具有不少缺点，如成本较高、对基材粘附力较差、熔融流动性差、溶解性能 差、固化温度高等，从而限制了某些场合的应用，此外部分溶剂型氟碳涂料的V0C较大，也 与当今环保理念不符。因此，开发既具有氟碳涂料优异性能，又兼顾施工效率和环保理念的 含氟涂料势在必行。 含氟聚合物具有优良的耐溶剂、耐热性、低表面自由能等性能，含氟聚合物在涂膜 固化过程中，其产生的氟元素有从涂层内部向空气/涂层界面迁移并向表面富集的趋势。 这种趋势使得氟碳涂料在较低的氟含量时也能使涂层达到较好的性能。因此将提供优异表 面性能的含氟链段引入一般性的聚合物中，既能保留优异的表面性能，还能降低成本。而同 时引入紫外光固化和亲水基团，则可以使其不仅具有光固化技术所具有的固化速度快、耗 能低、可涂装基材种类多等优点，还具有水性体系的安全廉价、无毒、低(或无)V0C排放量等 环保新特点。 含氟聚氨酯因可以对其进行分子结构设计，使该聚合物所形成的的涂膜不仅具有 聚氨酯涂料的低成膜温度、高附着力、高耐磨、耐冲击等特点，而且具有含氟材料的疏水疏 油、耐辐射老化等性能，并且同时还可以引入水性化和光固化基团，是一种极具前途的含氟 树脂。 目前制备含氟聚氨酯树脂常用的含氟原料主要有：氟化异氰酸酯、含氟烷基乙烯 基二醇类、含氟氧烷基二醇类、含氟酰齒类、（甲基）丙烯酸氟烷基酯类和氟化多元醇或胺 类等。其中大部分原料或聚氨酯树脂的制备都比较复杂、成本较高，而目前使用较多的是 氟烷基醇类和（甲基）丙烯酸氟烷基酯类。将氟烷基醇接入聚氨酯的方法很多：中国专利 CN101435159A将氟烷基醇以封端剂的形式引入聚氨酯中，但这类含氟聚氨酯的氟含量较 低，且氟化链段存在于主链末端，对树脂原本性能并没有提高；中国专利CN103360807A中 虽然能将水分散和含氟量达到一个较好的平衡，但其中混有的有机溶剂不易除去。而中国 专利CN101870756A将水性聚氨酯丙烯酸酯大分子单体、含氟丙烯酸酯和丙烯酸酯单体共 混反应，合成一种紫外光固化的含氟聚氨酯丙烯酸酯树脂，但该方法难以控制体系中双键 的含量，不能保证光固化的效率。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是克服现有技术中含氟聚氨酯涂料合成技术的不足， 提供一种新型的氟化二元醇。 本专利技术的另一个目的是提供所述氟化二元醇的制备方法。 本专利技术的第三个目的是提供一种可UV固化水性含氟聚氨酯树脂。所述聚氨酯树 脂集可UV固化、水基分散和含氟三个特点，极具高环保性能和应用前景。 本专利技术的第四个目的是提供一种可UV固化水性含氟聚氨酯乳液，将乳液进行涂 膜具有优异的疏水疏油、耐热耐老化等性能，是一种固化迅速、环保可靠的低表面能防污涂 料。 本专利技术的第五个目的是提供所述聚氨酯树脂的制备方法。 本专利技术的第六个目的是提供所述聚氨酯乳液的制备方法。 本专利技术是通过以下技术方案予以实现上述目的： 一种氟化二元醇，所述氟化二元醇侧链含有对碱性环境比较稳定的酰胺基，所述氟化 二元醇的结构为： 【权利要求】1. 一种氟化二元醇，其特征在于，所述氟化二元醇侧链含有酰胺基，所述氟化二元醇的 结构为：其中Rf为碳原子数为1?20的全氟烷基；η为O?12的整数；X为1?2 ;R代表氢 原子或烷基。2. 权利要求1所述氟化二元醇的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：51. 按重量份数计，将1份含氟羧酸溶于四氢呋喃，在0°C和氮气保护下加入I. 1~1. 5 倍的二氯亚砜和三乙胺，20?60°C反应4?10 h，得到含氟酰氯；52. 将1份氨基二元醇和2.广2. 5份三乙胺溶于四氢呋喃，在氮气保护下加入2.广2. 5 份硅烷类羟基保护试剂，40?60°C下反应4?6 h ;53. 将Sl得到的含氟酰氯和I. 1份三乙胺滴入S2所得到的反应物中，20?40°C反应 4?6 h，过滤、清洗、分液、蒸发、浓缩后，60°C下干燥6?12 h，即得氟化二元醇。3. 根据权利要求2所述氟化二元醇的制备方法，其特征在于，Sl所述含氟羧酸的结构 通式如下：其中，Rf为碳原子数为1?20的全氟烧基，η为0?12的整数； S2所述氨基二兀醇为2-氨基-1, 3-丙二醇、2-甲基-2-氨基-1, 3-丙二醇、2-氨 基-2-甲基-1，3-戊二醇或3-甲基-3-氨基-1，3-戊二醇； S2所述硅烷类羟基保护剂为三甲基氯硅烷、三乙基氯硅烷、叔丁基二甲基氯硅烷或叔 丁基二苯基氯硅烷。4. 一种可UV固化水性含氟聚氨酯树脂，其特征在于，其原料单体含有权利要求1所述 的氟化二元醇，所述含氟聚氨酯树脂含有以下质量百分数的各组分：5. 根据权利要求4所述的可UV固化水性含氟聚氨酯树脂，其特征在于，所述多异氰酸 酯为异佛尔酮二异氰酸酯、2, 4-或2, 6-甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯或六亚甲 基二异氰酸酯三聚体； 所述的聚醚二醇或聚酯二醇为聚乙二醇、聚己二酸己二醇酯二醇、聚丙二醇、聚四亚甲 基醚二醇、聚已内酯二醇、聚（1，4- 丁二醇碳酸酯）二醇、聚（1，6-己二醇碳酸酯）二醇； 所述催化剂为二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡、辛酸钴、辛酸铅或三乙醇胺； S2所述的亲水扩链剂为二羟甲基丙酸、N-甲基二乙醇胺、二氨基苯甲酸、乙二胺基乙 (丙）基磺酸钠、2, 4-二氨基苯磺酸钠、1，4- 丁二醇-2-磺酸钠或1，2-二羟基-3-丙磺酸 钠； S3所述的丙烯酸酯类封端剂为丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、 三羟基丙烷二丙烯酸酯酯或季戊四醇三丙烯酸酯； S4所述中和剂为三乙胺、氨水或乙酸；所述的光引发剂为水溶性光引发剂。6. 权利要求4所述可UV固化水性含氟聚氨酯树脂的制备方法，其特征在于，包括以下 步骤：51. 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种氟化二元醇，其特征在于，所述氟化二元醇侧链含有酰胺基，所述氟化二元醇的结构为：其中Rf为碳原子数为1～20 的全氟烷基；n为0～12的整数；X为1～2；R代表氢原子或烷基。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张力，李冠荣，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：广东;44