一種水性氟硅聚氨酯的制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種氟硅聚氨酯的制備方法，屬于高分子材料領域。
【背景技術】
[0002]隨著社會的高速發展，環境污染問題越來越引起人們的重視，基于環保和資源的整合，積極開發環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、揮發性及易燃性，且具有優良的防水和耐化學腐蝕等性能，相繼開發出了陰離子型、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越性。因此其水性化研究近年來也備受關注。氟硅聚氨酯材料結合了有機硅與有機氟聚合物的優點，具有較低的表面能，優異的抗溶劑性、熱穩定性和耐磨性等，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，合成了部分氟硅聚合物，但絕大多數都屬于疏水型，且含有機溶劑，不符合綠色環保要求。
【發明內容】
[0004]發明目的:針對現有技術存在的缺陷，本發明通過硅氫加成，縮合等方法制備水性氟硅聚氨酯及含有功能型基團偶聯劑鏈段的水性氟硅聚氨酯，提供一種環境友好，工藝可控的水性氟硅聚合物的制備方法。
[0005]為實現上述發明目的，一種水性氟硅聚合物的制備方法，采用以下技術方案:以水溶性有機硅油，硅烷偶聯劑Y-氨丙基三乙氧基硅烷及異氰酸酯等為原材料，根據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，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量比為5?800:1。
[0011 ] 本發明一種氟硅聚氨酯的制備方法，相對于現有技術，具有如下有益技術效果為:
本發明的方法操作簡便，環境友好，經濟可控；
本發明方法制備的含氟硅聚氨酯為水性，使用安全環保。
具體實施例
[0012]以下通過實施例對本發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，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，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，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，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、穩定的水性氟硅聚氨酯乳液。
【主權項】
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，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、穩定的水性氟硅聚氨酯乳液。2.如權利要求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的質量比為5?1000:1。3.如權利要求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量比為I?80:1。4.如權利要求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量比為5?800:1。
【專利摘要】本發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、穩定的水性氟硅聚氨酯乳液。本發明工藝操作簡便，環境友好，經濟可控；本發明方法制備的含氟硅聚氨酯為水性，使用安全環保。
【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
【申請號】CN201410599645
【發明人】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