一種含氟大豆油基水性聚氨酯的制備方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于水性聚氨酯的制備技術領域，具體涉及一種含氟大豆油基水性聚氨酯的制備方法。
【背景技術】
[0002]聚氨酯是主鏈中含有氨基甲酸酯特征單元的一類高分子。這種高分子材料廣泛用于黏合劑，涂層，低速輪胎，墊圈，車墊等工業領域。在日常生活領域聚氨酯被用來制造各種泡沫和塑料海綿。根據分散劑不同，聚氨酯分為油性聚氨酯和水性聚氨酯。油性聚氨酯污染環境、毒性大、成本高。水性聚氨酯以水為分散劑，大大減少了有機溶劑，降低了成本和毒害。聚氨酯通常由二異氰酸酯與多元醇反應而得，而多元醇大多來源于石油。面對石油供應的日益緊張，尋找可代替的多元醇資源顯得尤為重要。
[0003]氟原子的原子核對外層電子的束縛作用強，可極化率低，因此氟碳化合物的介電常數和極化因子均較小。對應此種結構，氟碳化合物具有高溫穩定性和化學惰性。含氟的聚氨酯樹脂涂料是一種可室溫固化的具優異性能的涂料，具有低折射率、低介電常數等性質，并且含氟聚合物的低表面能和低摩擦系數又使之具有突出的憎水憎油和抗粘附特性。
【發明內容】
[0004]本發明的目的是提供一種含氟大豆油基水性聚氨酯的制備方法。
[0005]為達到上述目的，本發明采用以下技術方案:
一種含氟大豆油基水性聚氨酯的制備方法，包括以下步驟:
(1)在反應瓶中加入三氟乙酸和碳酸鈉，室溫攪拌，將環氧大豆油用正己烷稀釋后滴加到反應瓶，繼續攪拌；
(2)升溫至60~70°C，攪拌 l~2h ；
(3)常壓蒸餾回收正己烷和未反應的三氟乙酸，再減壓脫去殘留的正己烷和三氟乙酸，得到含氟大豆油基多元醇；
(4)在反應瓶中加入含氟大豆油基多元醇、二羥甲基丙酸、N-甲基吡咯烷酮，室溫攪拌，加入二異氰酸酯，室溫反應20~30min后，升溫至70~90°C，保溫2~3h，降溫至40~50°C，加入丙酮稀釋，冷卻至室溫，加入三乙胺，再加入去離子水乳化，之后加入乙二胺攪拌4~6h，室溫減壓脫丙酮，得到含氟大豆油基水性聚氨酯。
[0006]進一步地，步驟(1)所述環氧大豆油平均每分子含有2.1-2.5個環氧基。
[0007]進一步地，步驟(1)中，三氟乙酸與碳酸鈉的摩爾比為100:0.5~1，環氧大豆油與三氟乙酸的摩爾比為1:2.2-3ο
[0008]進一步地，步驟(1)中，環氧大豆油與正己烷的質量比1:1~2。
[0009]進一步地，步驟(1)中，將環氧大豆油用正己烷稀釋后滴加到反應瓶，l~2h內滴加完畢，繼續室溫攪拌卜]!!。
[0010]進一步地，步驟(3)中，在80~90°C:常壓蒸餾回收正己烷和未反應的三氟乙酸，減壓脫去殘留的正己烷和三氟乙酸。
[0011]進一步地，步驟(4)中，二異氰酸酯、含氟大豆油基多元醇、二羥甲基丙酸、乙二胺的摩爾比是 100:50~55:25~30:15~25。
[0012]進一步地，步驟(4)中，丙酮和體系不揮發物的質量比為0.5~0.8:1，去離子水和體系不揮發物的質量比為2.5-3.5:1。
[0013]進一步地，步驟(4)中，三乙胺和二羥甲基丙酸的摩爾比為9~10:10o
[0014]進一步地，步驟(4)中，Ν-甲基吡咯烷酮和二羥甲基丙酸的質量比為1:1。
[0015]進一步地，步驟(4)所述二異氰酸酯為甲苯二異氰酸酯、異佛爾酮二異氰酸酯、六亞甲基二異氰酸酯、二苯基甲烷二異氰酸酯、二環己基甲烷二異氰酸酯和賴氨酸二異氰酸酯中的至少一種。
[0016]本發明具有以下有益效果:
1本發明使用三氟乙酸對環氧大豆油進行開環反應得到含氟大豆油基多元醇，大豆油是一種可再生資源，可以替代石油產品，而且正己烷可以回收重復利用，因此本發明是有利于資源保護的制備方法。
[0017]2本發明使用正己烷稀釋環氧大豆油，并將正己烷稀釋的環氧大豆油緩慢滴加到不斷攪拌的三氟乙酸中，避免三氟乙酸催化環氧大豆油聚合。
[0018]3本發明利用含氟大豆油基多元醇與二異氰酸酯、親水單體反應生成含氟大豆油基聚氨酯預聚體，加入三乙胺與羧基中和，加去離子水乳化，再加乙二胺擴鏈，制得含氟大豆油基水性聚氨酯，提供了一種新型的含氟大豆油基水性聚氨酯的制備方法。
【具體實施方式】
[0019]下面結合具體實施例對本發明做進一步的說明:
實施例1
按照以下步驟含氟大豆油基水性聚氨酯:
(1)在裝有機械攪拌、回流冷凝管和恒壓滴液漏斗的三口燒瓶中加入342g(3mol)三氟乙酸和3.18g (0.03mol)碳酸鈉，將900g (lmol)平均每分子含有2.2個環氧基的環氧大豆油用900g正己烷稀釋后加入到恒壓滴液漏斗中，在劇烈的機械攪拌下緩慢滴加到反應瓶，2h內滴加完畢，繼續室溫攪拌2h ；
(2)升溫至70°C，攪拌lh;
(3)80°C常壓蒸餾回收正己烷和未反應的三氟乙酸，再減壓脫去殘留的正己烷和三氟乙酸，得到含氟大豆油基多元醇；
(4)在裝有機械攪拌、回流冷凝管、溫度計的四口燒瓶中加入575g(0.5mol)含氟大豆油基多元醇、33.5g (0.25mol)二羥甲基丙酸、33.5g N-甲基吡啶烷酮，室溫攪拌，緩慢加入174g( lmol)甲苯二異氰酸酯，室溫反應20min后，緩慢升溫至80°C，保溫2h，降溫至50°C，加入350g丙酮稀釋降粘，冷卻至室溫，加入25g(0.25mol)三乙胺，攪拌lOmin，再加入2000mL去離子水快速攪拌乳化，攪拌lOmin，之后加入12g (0.2mol)乙二胺，繼續攪拌4h，室溫減壓脫丙酮，得到含氟大豆油基水性聚氨酯。
[0020]實施例2
按照以下步驟含氟大豆油基水性聚氨酯: (1)在裝有機械攪拌、回流冷凝管和恒壓滴液漏斗的三口燒瓶中加入342g(3mol)三氟乙酸和1.59g (0.015mol)碳酸鈉，將900g (lmol)平均每分子含有2.5個環氧基的環氧大豆油用1800g正己烷稀釋后加入到恒壓滴液漏斗中，在劇烈的機械攪拌下緩慢滴加到反應瓶，lh內滴加完畢，繼續室溫攪拌lh ;
(2)升溫至60°C，攪拌2h;
(3)90°C常壓蒸餾回收正己烷和未反應的三氟乙酸，再減壓脫去殘留的正己烷和三氟乙酸，得到含氟大豆油基多元醇；
(4)在裝有機械攪拌、回流冷凝管、溫度計的四口燒瓶中加入593g(0.5mol)含氟大豆油基多元醇、33.5g (0.25mol)二羥甲基丙酸、33.5g N-甲基吡啶烷酮，室溫攪拌，緩慢加入222g (lmol)異佛爾酮二異氰酸酯，室溫反應20min后，緩慢升溫至90°C，保溫3h，降溫至