一种快速uv光固化的含氟疏水性聚氨酯弹性涂层的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种快速UV光固化的含氟疏水性聚 氨酯弹性涂层的制备方法。
【背景技术】
[0002] 紫外光固化聚氨酯继承和发展了传统UV固化技术和聚氨酯涂层的许多优点，如 低成本、低粘度、良好的涂布适应性、设备简单、无毒性、无刺激性等。由于UV固化聚氨酯弹 性涂层的优点突出，近年来得到较快的发展，其产品已被众多领域应用。
[0003] 然而固化时间、光引发剂含量等因素不但对聚氨酯弹性涂层的生产成本、生产效 率等有很大的影响，还对聚氨酯弹性涂层制品的性能有很大的影响，光固化时间太长会使 制品发黄，影响光泽度，时间太短又不能固化完全，同时光引发剂的含量对聚氨酯制品性能 的好坏也至关重要，研宄发现光引发剂含量一般为3wt%左右，太少则固化不完全，继续增 加光引发剂含量对固化效率及固化程度并无明显促进效果，反而会影响聚氨酯制品的性 能，因此找到一种既能缩短固化时间又能加深固化程度同时还能提高固化制品性能的固化 方法对UV光固化聚氨酯的发展具有一定的促进作用。本发明利用巯基和双键在少量光引 发剂存在的情况下通过光引发发生化学反应的原理，在聚氨酯基体树脂中加入四（3-巯基 丙酸）季戊四醇酯再进行光固化，有效地解决了上述问题。
[0004] 在聚氨酯基体树脂中引入含氟化合物后，使材料表面产生氟元素富集效应，从而 改善材料的表面性能是进来研宄的一个热点。 已有许多报道，如郑梓敬等以含氟丙烯酸酯对聚氨酯进行了改性，合成了自交联型氟 化丙烯酸酯改性聚氨酯；陆婷等以甲基丙烯酸三氟乙酯（TFEMA)为共聚单体对聚氨酯进行 改性研宄，合成了具有优异的耐沾污性的外墙弹性涂料。本发明通过双键共聚的方式引入 含氟化合物对聚氨酯基体树脂进行改性，氟改性后的聚氨酯弹性涂层疏水性有了明显的提 高，其耐水性、耐化学溶剂性及防污性等性能得到了改善。
【发明内容】
[0005] 利用合成的双键封端的聚氨酯作为基体树脂，在该树脂中加入稀释剂、交联剂、含 氟丙烯酸酯单体、硅烷偶联剂、光引发剂后UV固化，固化后的聚氨酯弹性涂层具有优良的 疏水性，接触角在100°以上，而且涂层的耐水性、耐溶剂性，耐污性等都良好，同时涂层的 固化效率及固化程度有了明显的提升，这有利于改善涂层的综合性能。
[0006] 本发明的技术方案是：
[0007] 本发明公开了一种快速UV光固化的含氟疏水性聚氨酯弹性涂层的制备方法，其 步骤为：
[0008] 聚氨醋树脂的合成：（1)向反应II内加入15mmol端羟基聚丁二稀（HTPB)、30mmol 二异氰酸酯、60wt%溶剂及0. 03wt%的催化剂（DBTDL)和0. 04wt%的阻聚剂后搅拌均匀并 在45°C下反应2. 5h，然后滴加7. 5mmol二元醇扩链剂后在60°C下扩链反应3h，最后滴加 15_〇1丙烯酸羟酯类封端剂在60°C下扩链反应2h封端，反应直至用傅里叶红外变换光谱 仪测得-NCO红外峰消失时停止。制备得到含双键的聚氨酯树脂。
[0009] 含氟聚氨酯弹性涂层配方的设计：在合成的聚氨酯树脂中加入10wt%的稀释剂、 lwt%~4wt%的交联剂、lwt%~7wt%的含氟丙稀酸醋单体、lwt%~4wt%的硅烷偶联 剂、0. 5wt%~3wt%的光引发剂、15wt%的溶剂后混合并搅拌均匀，用刮涂器均匀涂覆在光 滑铝板上后，在光固化机上固化，得到快速UV光固化的含氟疏水性聚氨酯弹性涂层。
[0010] 所述的端羟基聚丁二烯（HTPB)是一种液体橡胶；其数均分子量规格为3500~ 4500,2800-3500,2300-2800 ；
[0011] 所述的催化剂为二月桂酸二丁基锡，其用量为体系的〇. 〇3wt% ;
[0012] 所述的二异氰酸酯类为异氟尔酮二异氰酸酯（IPDI)、二苯基甲烷二异氰酸酯 (MDI)、六亚甲基二异氰酸酯（HDI)中的一种；
[0013] 所述的扩链剂为1，4_ 丁二醇（BD0)、1，3-丙二醇中的至少一种；
[0014] 所述的封端剂为丙烯酸羟乙酯（HEA)、甲基丙烯酸羟乙酯（HEMA)、季戊四醇三丙 烯酸酯（PETA)中的至少一种；
[0015] 所述的活性稀释剂为三羟甲基丙烷三丙烯酸酯（TMPTA)、1，6_己二醇二丙烯酸酯 (HDDA)、丙烯酸月桂酯（LA)、二丙二醇二丙烯酸酯（DPGDA)中的至少一种；
[0016] 所述的交联剂为四（3-巯基丙酸）季戊四醇酯（PETMP)、1，3_丙二硫醇中的至少 一种，其用量为lwt%~4wt% ;
[0017] 所述的含氟丙烯酸酯单体为N-丁基全氟辛基磺酰基氨基丙烯酸乙酯，牌号为： HG-622,其用量为 lwt% ~7wt% ;
[0018] 所述的硅烷偶联剂为y-(甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷，牌号为：KH-570、乙 烯基三甲氧基硅烷，牌号为：A-171、乙烯基三（0-甲氧基乙氧基）硅烷，牌号为：A-172中 的至少一种，其用量为lwt%~4wt% ;
[0019] 所述的光引发剂为2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮（1173)和1-羟基环己基 苯基甲酮（184)中的至少一种，其用量为0. 5wt%~3wt% ;
[0020] 所述的溶剂为乙酸乙酯、乙酸丁酯、甲苯、二甲苯；
[0021] 所述的阻聚剂为对苯二酚。
[0022] 本发明的有益作用是在合成的聚氨酯树脂中加入四（3-巯基丙酸）季戊四醇酯作 为交联剂后，减少了光引发剂的用量，缩短了固化的时间，提高了体系中双键的转化率，同 时改善了聚氨酯弹性体的透明性和耐变黄性。通过共聚的方式在体系中引入含氟丙烯酸酯 单体，操作简单实用，氟元素向涂层表面富集，聚氨酯链段朝向内层，这样既保证了聚氨酯 树脂优良的弹性性能，同时又赋予改性聚氨酯涂层表面优良的耐水性、耐污性、耐溶剂性和 耐候性。
【具体实施方式】
[0023] 实施例1
[0024] 向反应釜内加入60g端羟基聚丁二烯（HTPB)和60wt%的溶剂后缓慢滴加6. 67g 含有0. 03wt %催化剂和0. 04wt %阻聚剂的异氟尔酮二异氰酸酯（IPDI)，搅拌均匀并在 45°C下反应2. 5h，合成异氰酸根封端的聚氨酯预聚物；然后缓慢滴加0. 68gl，4-丁二醇 (BDO)后在60°C下反应3h ;最后滴加1. 74g丙烯酸羟乙酯（HEA)在60°C下继续反应2h封 端，合成双键封端的聚氨酯树脂。
[0025] 实施例2
[0026] 向反应釜内加入60g端羟基聚丁二烯（HTPB)和60wt%的溶剂后缓慢滴加7. 51g 含有0. 03wt%催化剂和0. 04%阻聚剂的二苯基甲烷二异氰酸酯（MDI)，搅拌均匀并在45°C 下反应2. 5h，合成异氰酸根封端的聚氨酯预聚物；然后缓慢滴加0. 57gl，3丙二醇后在60°C 下反应3h ;最后滴加4. 47g季戊四醇三丙烯酸酯（PETA)在