一種水性氟硅聚氨酯的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種氟硅聚氨酯的制備方法，屬于高分子材料領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著社會的高速發(fā)展，環(huán)境污染問題越來越引起人們的重視，基于環(huán)保和資源的整合，積極開發(fā)環(huán)境友好型水基聚合物成為當務之急。
[0003]水性有機硅因避免了有機溶劑的毒性、揮發(fā)性及易燃性，且具有優(yōu)良的防水和耐化學腐蝕等性能，相繼開發(fā)出了陰離子型、陽離子型、非離子型和自乳化型水性有機硅聚合物。在各種水性有機硅聚合物中，水性聚醚改性有機硅以其特殊的性能和廣泛的用途而最為引人注目。有機硅和有機氟由于在應用中具有無可比擬的優(yōu)異性，作為消泡劑、脫模劑、潤滑劑以及涂層和其它助劑方面都顯示了許多優(yōu)越性。因此其水性化研究近年來也備受關(guān)注。氟硅聚氨酯材料結(jié)合了有機硅與有機氟聚合物的優(yōu)點，具有較低的表面能，優(yōu)異的抗溶劑性、熱穩(wěn)定性和耐磨性等，目前利用陰離子聚合、陽離子聚合和自由基聚合等制備技術(shù)，合成了部分氟硅聚合物，但絕大多數(shù)都屬于疏水型，且含有機溶劑，不符合綠色環(huán)保要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]發(fā)明目的:針對現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明通過硅氫加成，縮合等方法制備水性氟硅聚氨酯及含有功能型基團偶聯(lián)劑鏈段的水性氟硅聚氨酯，提供一種環(huán)境友好，工藝可控的水性氟硅聚合物的制備方法。
[0005]為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，一種水性氟硅聚合物的制備方法，采用以下技術(shù)方案:以水溶性有機硅油，硅烷偶聯(lián)劑Y-氨丙基三乙氧基硅烷及異氰酸酯等為原材料，根據(jù)高分子反應接枝共聚原理，合成了含反應活性的有機硅膠團溶液、微乳液及乳狀液型聚合物水分散物。
[0006]通過硅氫加成法，在本體聚合條件下，合成和研究了兩種雙親性聚合物:其一，含長鏈烷基酯的水性有機硅聚合物，其以丙烯酸長鏈烷基酯及聚硅氧烷為疏水性鏈段，以聚醚為親水性鏈段；其二，功能型水性有機氟硅聚合物，其以甲基丙烯酸氟化烷基酯及聚硅氧烷為疏水性鏈段，以聚醚為親水性鏈段。通過高速剪切乳化法可制得兩種不同雙親性聚合物的水分散物。
[0007]其制作步驟如下:
A、在一配備攪拌、滴液漏斗、溫度計和氮氣進出口的反應器中，加入一定量的甲基異丁基酮、異氟爾酮二異氰酸酯(iroi)，二月桂酸二丁基錫，有機硅油S1-204，Y-氨丙基三乙氧基硅烷，開動攪拌，通人氮氣，升溫至60°c?90°C，稱取一定量的聚乙二醇慢速滴到反應器中，滴加完畢，繼續(xù)于保溫反應I?5 h左右；B、將1，4 一丁二醇、二羥甲基丙酸、二月桂酸二丁基錫、N, N- 二甲基甲酰胺DMF和甲基異丁酮混合，所得溶液通過滴液漏斗慢慢滴加到步驟A的反應瓶中，體系保持充氮狀態(tài)，保溫反應3?5 h ;C、向步驟B中依次滴加甲基丙烯酸輕乙酯，三乙胺，繼續(xù)反應I?6 h ;D、氮氣保護下，向步驟C中依次加入計量的偶氮二異丁腈，全氟辛醇甲基丙烯酸酯，保溫反應5?10h，制得水性氟硅聚氨酯；E、將步驟D中所制含氟硅聚氨酯在強烈攪拌下分散到去離子水中，得到半透明、均勻、穩(wěn)定的水性氟硅聚氨酯乳液。
[0008]所述異氟爾酮二異氰酸酯和有機硅油S1-204的質(zhì)量比為5?1000:1。
[0009]所述異氟爾酮二異氰酸酯和聚乙二醇的質(zhì)量比為I?80:1。
[0010]所述異氟爾酮二異氰酸酯和全氟辛醇甲基丙烯酸酯質(zhì)量比為5?800:1。
[0011 ] 本發(fā)明一種氟硅聚氨酯的制備方法，相對于現(xiàn)有技術(shù)，具有如下有益技術(shù)效果為:
本發(fā)明的方法操作簡便，環(huán)境友好，經(jīng)濟可控；
本發(fā)明方法制備的含氟硅聚氨酯為水性，使用安全環(huán)保。
具體實施例
[0012]以下通過實施例對本發(fā)明作進一步的解釋說明:
實施例1
在一配備攪拌、滴液漏斗、溫度計和氮氣進出口的反應器中，加入量的甲基異丁基酮(50kg)、異氟爾酮二異氰酸酯(800kg)，二月桂酸二丁基錫(1.3kg),有機娃油S1-204 (55kg), Y-氨丙基三乙氧基硅烷(30kg)，開動攪拌，通人氮氣，升溫至70°C，稱取的聚乙二醇PEG800(500kg)慢速滴到反應器中，滴加完畢，繼續(xù)于保溫反應I h左右；B、將1，4一丁二醇(40kg)、二輕甲基丙酸(50kg)、二月桂酸二丁基錫(0.5kg)、N, N-二甲基甲酰胺(30kg)和甲基異丁酮(30kg)混合，所得溶液通過滴液漏斗慢慢滴加到步驟A的反應瓶中，體系保持充氮狀態(tài)，保溫反應3h ;C、向步驟B中依次滴加甲基丙烯酸羥乙酯(45kg)，三乙胺(25kg)，繼續(xù)反應4 h ;D、氮氣保護下，向步驟C中依次加入偶氮二異丁腈(1.2kg)，全氟辛醇甲基丙烯酸酯(50kg)，保溫反應8h，制得水性氟硅聚氨酯；E、將步驟D中所制含氟硅聚氨酯在強烈攪拌下分散到(5000kg)去離子水中，得到半透明、均勻、穩(wěn)定的水性氟硅聚氨酯乳液。
[0013]實施例2
在一配備攪拌、滴液漏斗、溫度計和氮氣進出口的反應器中，加入量的甲基異丁基酮(50kg)、異氟爾酮二異氰酸酯(800kg)，二月桂酸二丁基錫(1.3kg),有機娃油S1-204 (50kg), Y-氨丙基三乙氧基硅烷(30kg)，開動攪拌，通人氮氣，升溫至70°C，稱取的聚乙二醇PEG800(550kg)慢速滴到反應器中，滴加完畢，繼續(xù)于保溫反應I h左右；B、將1，4一丁二醇(30kg)、二輕甲基丙酸(45kg)、二月桂酸二丁基錫(0.5kg)、N, N-二甲基甲酰胺(30kg)和甲基異丁酮(30kg)混合，所得溶液通過滴液漏斗慢慢滴加到步驟A的反應瓶中，體系保持充氮狀態(tài)，保溫反應3h ;C、向步驟B中依次滴加甲基丙烯酸羥乙酯(45kg)，三乙胺(25kg)，繼續(xù)反應4 h ;D、氮氣保護下，向步驟C中依次加入偶氮二異丁腈(2kg)，全氟辛醇甲基丙烯酸酯(90kg)，保溫反應8h，制得水性氟硅聚氨酯；E、將步驟D中所制含氟硅聚氨酯在強烈攪拌下分散到(5000kg)去離子水中，得到半透明、均勻、穩(wěn)定的水性氟硅聚氨酯乳液。
[0014]實施例3
在一配備攪拌、滴液漏斗、溫度計和氮氣進出口的反應器中，加入量的甲基異丁基酮(80kg)、異氟爾酮二異氰酸酯(800kg)，二月桂酸二丁基錫(1.3kg),有機娃油S1-204 (25kg), Y-氨丙基三乙氧基硅烷(25kg)，開動攪拌，通人氮氣，升溫至70°C，稱取的聚乙二醇PEG1000(550kg)慢速滴到反應器中，滴加完畢，繼續(xù)于保溫反應I h左右；B、將
1.4一丁二醇(30kg)、二輕甲基丙酸(45kg)、二月桂酸二丁基錫(0.5kg)、N, N-二甲基甲酰胺(30kg)和甲基異丁酮(30kg)混合，所得溶液通過滴液漏斗慢慢滴加到步驟A的反應瓶中，體系保持充氮狀態(tài)，保溫反應3h ;C、向步驟B中依次滴加甲基丙烯酸羥乙酯(45kg)，三乙胺(25kg)，繼續(xù)反應4 h;D、氮氣保護下，向步驟C中依次加入偶氮二異丁腈(2kg)，全氟辛醇甲基丙烯酸酯^Okg)，保溫反應8h，制得水性氟硅聚氨酯；E、將步驟D中所制含氟硅聚氨酯在強烈攪拌下分散到(5000kg)去離子水中，得到半透明、均勻、穩(wěn)定的水性氟硅聚氨酯乳液。
[0015] 實施例4
在一配備攪拌、滴液漏斗、溫度計和氮氣進出口的反應器中，加入量的甲基異丁基酮(80kg)、異氟爾酮二異氰酸酯(800kg)，二月桂酸二丁基錫(1.3kg),有機娃油S1-204 (75kg), Y-氨丙基三乙氧基硅烷(35kg)，開動攪拌，通人氮氣，升溫至70°C，稱取的聚乙二醇PEG1000(480kg)慢速滴到反應器中，滴加完畢，繼續(xù)于保溫反應I h左右；B、將
1.4一丁二醇(30kg)、二輕甲基丙酸(45kg)、二月桂酸二丁基錫(0.5kg)、N, N-二甲基甲酰胺(30kg)和甲基異丁酮(30kg)混合，所得溶液通過滴液漏斗慢慢滴加到步驟A的反應瓶中，體系保持充氮狀態(tài)，保溫反應3h ;C、向步驟B中依次滴加甲基丙烯酸羥乙酯(25kg)，三乙胺(25kg)，繼續(xù)反應4 h ;D、氮氣保護下，向步驟C中依次加入偶氮二異丁腈(1.0kg)，全氟辛醇甲基丙烯酸酯(50kg)，保溫反應8h，制得水性氟硅聚氨酯；E、將步驟D中所制含氟硅聚氨酯在強烈攪拌下分散到(5000kg)去離子水中，得到半透明、均勻、穩(wěn)定的水性氟硅聚氨酯乳液。
【主權(quán)項】
1.一種水性氟硅聚氨酯的制備方法，其特征在于，采取如下工藝步驟: A、在一配備攪拌、滴液漏斗、溫度計和氮氣進出口的反應器中，加入一定量的甲基異丁基酮、異氟爾酮二異氰酸酯，二月桂酸二丁基錫，有機硅油S1-204，Y-氨丙基三乙氧基硅烷，開動攪拌，通人氮氣，升溫至60°C?90°C，稱取一定量的聚乙二醇慢速滴到反應器中，滴加完畢，繼續(xù)于保溫反應I h左右； B、將1，4一丁二醇、二羥甲基丙酸、二月桂酸二丁基錫、N，N- 二甲基甲酰胺DMF和甲基異丁酮混合，所得溶液通過滴液漏斗慢慢滴加到步驟A的反應瓶中，體系保持充氮狀態(tài)，保溫反應3?5 h ; C、向步驟B中依次滴加甲基丙烯酸羥乙酯，三乙胺，繼續(xù)反應I?6h ; D、氮氣保護下，向步驟C中依次加入計量的偶氮二異丁腈，全氟辛醇甲基丙烯酸酯，保溫反應5?10h，制得水性氟硅聚氨酯； E、將步驟D中所制含氟硅聚氨酯在強烈攪拌下分散到去離子水中，得到半透明、均勻、穩(wěn)定的水性氟硅聚氨酯乳液。2.如權(quán)利要求1所述一種水性氟硅聚氨酯的制備方法，其特征在于，異氟爾酮二異氰酸酯和有機硅油S1-204的質(zhì)量比為5?1000:1。3.如權(quán)利要求1所述一種水性氟硅聚氨酯的制備方法，其特征在于，異氟爾酮二異氰酸酯和聚乙二醇的質(zhì)量比為I?80:1。4.如權(quán)利要求1所述一種水性氟硅聚氨酯的制備方法，其特征在于，異氟爾酮二異氰酸酯和全氟辛醇甲基丙烯酸酯質(zhì)量比為5?800:1。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種水性氟硅聚氨酯的制備方法，采取如下工藝步驟：A、加入甲基異丁基酮、異氟爾酮二異氰酸酯,二月桂酸二丁基錫，有機硅油Si-204，γ-氨丙基三乙氧基硅烷，升溫至60℃～90℃，保溫反應；B、將1,4一丁二醇、二羥甲基丙酸、二月桂酸二丁基錫、N,N-二甲基甲酰胺DMF和甲基異丁酮混合，滴加反應、依次滴加甲基丙烯酸羥乙酯，三乙胺，繼續(xù)反應；依次加入計量的偶氮二異丁腈，全氟辛醇甲基丙烯酸酯制得水性氟硅聚氨酯，得到半透明、均勻、穩(wěn)定的水性氟硅聚氨酯乳液。本發(fā)明工藝操作簡便，環(huán)境友好，經(jīng)濟可控；本發(fā)明方法制備的含氟硅聚氨酯為水性，使用安全環(huán)保。
【IPC分類】C08G18/34, C08G18/75, C08G18/66, C08F283/00, C08G18/32, C08G18/61, C08F220/24, C08G18/48, C08G18/67, C08G18/38
【公開號】CN105622855
【申請?zhí)枴緾N201410599645
【發(fā)明人】郁丁丁
【申請人】郁丁丁
【公開日】2016年6月1日
【申請日】2014年10月31日