一種含氟大豆油基水性聚氨酯的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于水性聚氨酯的制備技術(shù)領(lǐng)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(shù)】
[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(yè)領(lǐng)域。在日常生活領(lǐng)域聚氨酯被用來(lái)制造各種泡沫和塑料海綿。根據(jù)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(huán)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(jī)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(yīng)而得，而多元醇大多來(lái)源于石油。面對(duì)石油供應(yīng)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(duì)外層電子的束縛作用強(qiáng)，可極化率低，因此氟碳化合物的介電常數(shù)和極化因子均較小。對(duì)應(yīng)此種結(jié)構(gòu)，氟碳化合物具有高溫穩(wěn)定性和化學(xué)惰性。含氟的聚氨酯樹脂涂料是一種可室溫固化的具優(yōu)異性能的涂料，具有低折射率、低介電常數(shù)等性質(zhì)，并且含氟聚合物的低表面能和低摩擦系數(shù)又使之具有突出的憎水憎油和抗粘附特性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)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(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)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(yīng)瓶中加入三氟乙酸和碳酸鈉，室溫?cái)嚢?，將環(huán)氧大豆油用正己烷稀釋后滴加到反應(yīng)瓶，繼續(xù)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(yīng)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(yīng)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?cái)嚢?，加入二異氰酸酯，室溫反?yīng)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(jìn)一步地，步驟(1)所述環(huán)氧大豆油平均每分子含有2.1-2.5個(gè)環(huán)氧基。
[0007]進(jìn)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(huán)氧大豆油與三氟乙酸的摩爾比為1:2.2-3ο
[0008]進(jìn)一步地，步驟(1)中，環(huán)氧大豆油與正己烷的質(zhì)量比1:1~2。
[0009]進(jìn)一步地，步驟(1)中，將環(huán)氧大豆油用正己烷稀釋后滴加到反應(yīng)瓶，l~2h內(nèi)滴加完畢，繼續(xù)室溫?cái)嚢璨穄!!。
[0010]進(jìn)一步地，步驟(3)中，在80~90°C:常壓蒸餾回收正己烷和未反應(yīng)的三氟乙酸，減壓脫去殘留的正己烷和三氟乙酸。
[0011]進(jìn)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(jìn)一步地，步驟(4)中，丙酮和體系不揮發(fā)物的質(zhì)量比為0.5~0.8:1，去離子水和體系不揮發(fā)物的質(zhì)量比為2.5-3.5:1。
[0013]進(jìn)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(jìn)一步地，步驟(4)中，Ν-甲基吡咯烷酮和二羥甲基丙酸的質(zhì)量比為1:1。
[0015]進(jìn)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(huán)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(fā)明具有以下有益效果:
1本發(fā)明使用三氟乙酸對(duì)環(huán)氧大豆油進(jìn)行開環(huán)反應(yīng)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(chǎn)品，而且正己烷可以回收重復(fù)利用，因此本發(fā)明是有利于資源保護(hù)的制備方法。
[0017]2本發(fā)明使用正己烷稀釋環(huán)氧大豆油，并將正己烷稀釋的環(huán)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(huán)氧大豆油聚合。
[0018]3本發(fā)明利用含氟大豆油基多元醇與二異氰酸酯、親水單體反應(yīng)生成含氟大豆油基聚氨酯預(yù)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(kuò)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(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說(shuō)明:
實(shí)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(jī)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(gè)環(huán)氧基的環(huán)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(jī)械攪拌下緩慢滴加到反應(yīng)瓶，2h內(nèi)滴加完畢，繼續(xù)室溫?cái)嚢?h ；
(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(yīng)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(jī)械攪拌、回流冷凝管、溫度計(jì)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?cái)嚢?，緩慢加?74g( lmol)甲苯二異氰酸酯，室溫反應(yīng)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(xù)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(shí)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(jī)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(gè)環(huán)氧基的環(huán)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(jī)械攪拌下緩慢滴加到反應(yīng)瓶，lh內(nèi)滴加完畢，繼續(xù)室溫?cái)嚢鑜h ;
(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(yīng)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(jī)械攪拌、回流冷凝管、溫度計(jì)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?cái)嚢瑁徛尤?22g (lmol)異佛爾酮二異氰酸酯，室溫反應(yīng)20min后，緩慢升溫至90°C，保溫3h，降溫至