一种含氟聚氨酯杂化涂层及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种含氟聚氨酯杂化涂层及其制备方法，包括低聚物多元醇组分、异氰酸酯组分、扩链剂组分和笼型聚倍半硅氧烷组分。本发明专利技术的聚氨酯涂层为主链结构中含有氟烷基链段，并将笼型聚倍半硅氧烷通过共混的方法对其进行改性制备出的一种具有特殊功能的有机‑无机纳米复合聚氨酯杂化涂层。本发明专利技术不仅具有机械强度大、耐磨性能好、性能可调节范围宽等优点，还具有较低的表面能、优异的耐候性。

【技术实现步骤摘要】
一种含氟聚氨酯杂化涂层及其制备方法
本专利技术涉及一种聚氨酯杂化涂层及其制备方法，更具体的涉及一种含氟聚氨酯杂化涂层及其制备方法。
技术介绍
聚氨酯材料具有独特的可自由调节的软硬段结构，在涂料、弹性体，、纤维和胶黏剂等领域具有广泛的应用。氟原子具有强电负性、C-F键能大，同时氟原子对碳链具有屏蔽保护作用，含氟聚合物材料除了保持聚氨酯自身的优异性能，如：强度高、弹性大、耐磨性好、耐低温和粘结性能，还具有含氟聚合物材料卓越的耐候性、耐化学试剂、较高的使用温度、抗污染、疏水疏油和生物相容性等优异性能，在国防、民用、军工等领域具有较好的应用前景。含氟聚氨酯材料，由于含氟链段能够向表面迁移，使氟原子在材料表面得到富集，进而使含氟聚氨酯具有较低的表面能和优异的疏水疏油性能。低表面能和表面氟富集特性是含氟聚氨酯最突出的性质，使其在构筑疏水或疏油涂层表面展现独特的优势，在体育和户外服装等领域具有较大的应用潜力。笼型聚倍半硅氧烷（POSS）具有独特的有机-无机杂化结构，其纳米尺寸效应和无机框架内核，使之具有较好的机械强度、良好的耐热性和抗氧化性，POSS一般不单独使用，而是与其他聚合物通过物理或共聚的方法复合，得到具有特殊功能的纳米复合高分子材料，在航空航天、生物医学等领域具有较好的应用前景。当POSS单体中的有机基团为羟基时，其具有亲水性能，有机基团为异丁基时，可降低POSS单体的表面能，可提高疏水性能，而当有机基团为长链氟烷基团时，其结构中的氟烷基团的表面迁移和聚集，使POSS单体具有更低的表面能，可用于构筑超疏水、超疏油表面。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术状况而提供一种含氟聚氨酯杂化涂层及其制备方法，本专利技术制备的含氟聚氨酯杂化涂层不仅具有机械强度大、耐磨性能好、性能可调节范围宽等优点，还具有较低的表面能、优异的耐候性。本专利技术为了解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种含氟聚氨酯杂化涂层，包括低聚物多元醇组分、异氰酸酯组分、扩链剂组分和笼型聚倍半硅氧烷组分。所述低聚物多元醇组分为聚醚多元醇、聚酯多元醇中的一种，其相对分子质量范围300～8000；所述异氰酸酯组分为脂肪族异氰酸酯、芳香族异氰酸酯中的一种；所述扩链剂组分为小分子含氟二元醇；所述笼型聚倍半硅氧烷组分为含氟笼型聚倍半硅氧烷。所述聚醚多元醇优选采用相对分子质量8000的聚乙二醇；所述聚酯多元醇优选采用相对分子质量300的聚己内酯三醇、相对分子质量900的聚己内酯三醇、相对分子质量2900的聚四氢呋喃二醇中的一种；所述脂肪族异氰酸酯优选采用六亚甲基二异氰酸酯三聚体、异佛尔酮二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯缩二脲中的一种；所述芳香族异氰酸酯优选采用二苯基甲烷二异氰酸酯；所述小分子含氟二元醇优选采用1H,1H,8H,8H-十二氟-1,8-辛二醇、2,2,3,3,4,4,5,5-八氟-1,6-己二醇、2,2,3,3,4,4-六氟-1,5-戊二醇、2,2,3,3-四氟-1,4-丁烷二醇中的一种；所述含氟笼型聚倍半硅氧烷优选采用三氟丙基笼型聚倍半硅氧烷、三氟丙基异丁基笼型聚倍半硅氧烷中的一种。一种含氟聚氨酯杂化涂层的制备方法，包括如下步骤：将所述低聚物多元醇组分、异氰酸酯组分、笼型聚倍半硅氧烷组分、催化剂和溶剂在室温下混合，搅拌下升温至80℃~85℃，逐滴加入扩链剂；体系内所述低聚物多元醇组分、异氰酸酯组分、扩链剂组分中反应性基团NCO与OH的摩尔比为1.2:1，其中所述低聚物多元醇组分和异氰酸酯组分中反应性基团NCO与OH的摩尔比为15:1~1.5:1，然后将混合物脱气并倒入聚四氟乙烯盘中，在真空烘箱80℃固化48h完成制备。所述催化剂采用二丁基二月桂酸锡，加入量为反应物总质量的0.1%~2%，所述溶剂采用乙酸丁酯，加入量为反应物总质量的15%~60%。所述笼型聚倍半硅氧烷组分组分的加入量为反应物总质量的5%~50%。本专利技术的有益效果为：本专利技术制备的一种含氟聚氨酯杂化涂层，在此聚氨酯涂层为主链结构中含有氟烷基链段，并将笼型聚倍半硅氧烷通过共混的方法对其进行改性制备出的一种具有特殊功能的有机-无机纳米复合聚氨酯杂化涂层。不仅具有机械强度大、耐磨性能好、性能可调节范围宽等优点，还具有较低的表面能、优异的耐候性。同时，该方法原材料丰富、合成方法简单。此涂层的疏水、疏油表面具有优异的自清洁性能，可用于体育和户外服装等诸多领域，具有广泛的应用前景。具体实施方式以下结合实施例说明，但不限制本专利技术。实施例1本实施例的一种含氟聚氨酯杂化涂层及其制备方法如下：将聚酯多元醇：聚己内酯三醇（相对分子质量300，购于Sigmaaldrich公司）、芳香族异氰酸酯：二苯基甲烷二异氰酸酯（购于Sigmaaldrich公司）、笼型聚倍半硅氧烷：三氟丙基POSS（购于HybridPlastics公司）、催化剂（二丁基二月桂酸锡，购于百灵威科技有限公司）和溶剂（乙酸丁酯，购于百灵威科技有限公司），室温下混合，搅拌下升温至80℃，逐滴加入扩链剂1H,1H,8H,8H-十二氟-1,8-辛二醇，然后将混合物脱气并倒入聚四氟乙烯盘中，在真空烘箱80℃固化48h完成制备，POSS组分的加入量为反应物总质量的5%，催化剂加入量为反应物总质量的0.1%，溶剂加入量为反应物总质量的15%，体系内低聚物多元醇组分、异氰酸酯组分、扩链剂组分中反应性基团NCO基团与OH基团的摩尔比为1.2:1，其中低聚物多元醇组分和异氰酸酯组分中反应性基团NCO与OH的摩尔比为15:1。本实施例制备的含氟聚氨酯杂化涂层，在此聚氨酯涂层为主链结构中含有氟烷基链段，并将笼型聚倍半硅氧烷通过共混的方法对其进行改性制备出的一种具有特殊功能的有机-无机纳米复合聚氨酯杂化涂层。不仅具有机械强度大、耐磨性能好、性能可调节范围宽等优点，还具有较低的表面能、优异的耐候性。同时，合成方法简单。此涂层的疏水、疏油表面具有优异的自清洁性能，可用于体育和户外服装等诸多领域，具有广泛的应用前景。实施例2本实施例的一种含氟聚氨酯杂化涂层及其制备方法如下：将聚醚多元醇：聚乙二醇（相对分子质量8000，购于Sigmaaldrich公司）、脂肪族异氰酸酯：六亚甲基二异氰酸酯三聚体（购于Sigmaaldrich公司）、笼型聚倍半硅氧烷：三氟丙基POSS（购于HybridPlastics公司）、催化剂（二丁基二月桂酸锡，购于百灵威科技有限公司）和溶剂（乙酸丁酯，购于百灵威科技有限公司），室温下混合，搅拌下升温至85℃，逐滴加入扩链剂2,2,3,3,4,4,5,5-八氟-1,6-己二醇，然后将混合物脱气并倒入聚四氟乙烯盘中，在真空烘箱80℃固化48h完成制备，POSS组分的加入量为反应物总质量的20%，催化剂加入量为反应物总质量的0.5%，溶剂加入量为反应物总质量的60%，体系内低聚物多元醇组分、异氰酸酯组分、扩链剂组分中反应性基团NCO基团与OH基团的摩尔比为1.2:1，其中低聚物多元醇组分和异氰酸酯组分中反应性基团NCO与OH的摩尔比为10:1。本实施例制备的含氟聚氨酯杂化涂层，在此聚氨酯涂层为主链结构中含有氟烷基链段，并将笼型聚倍半硅氧烷通过共混的方法对其进行改性制备出的一种具有特殊功能的有机-无机纳米复合聚氨酯杂化涂层。不仅具有机械强度大、耐磨性能好、性能本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种含氟聚氨酯杂化涂层，其特征在于：包括低聚物多元醇组分、异氰酸酯组分、扩链剂组分和笼型聚倍半硅氧烷组分。

【技术特征摘要】
1.一种含氟聚氨酯杂化涂层，其特征在于：包括低聚物多元醇组分、异氰酸酯组分、扩链剂组分和笼型聚倍半硅氧烷组分。2.如权利要求1所述的一种含氟聚氨酯杂化涂层，其特征在于，所述低聚物多元醇组分为聚醚多元醇、聚酯多元醇中的一种，其相对分子质量范围300～8000；所述异氰酸酯组分为脂肪族异氰酸酯、芳香族异氰酸酯中的一种；所述扩链剂组分为小分子含氟二元醇；所述笼型聚倍半硅氧烷组分为含氟笼型聚倍半硅氧烷。3.如权利要求2所述的一种含氟聚氨酯杂化涂层，其特征在于，所述聚醚多元醇采用相对分子质量8000的聚乙二醇；所述聚酯多元醇采用相对分子质量300的聚己内酯三醇、相对分子质量900的聚己内酯三醇、相对分子质量2900的聚四氢呋喃二醇中的一种；所述脂肪族异氰酸酯采用六亚甲基二异氰酸酯三聚体、异佛尔酮二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯缩二脲中的一种；所述芳香族异氰酸酯采用二苯基甲烷二异氰酸酯；所述小分子含氟二元醇采用1H,1H,8H,8H-十二氟-1,8-辛二醇、2,2,3,3,4,4,5,5-八氟-1,6-己二醇、2,2,3,3,4,4-六氟-1,5-戊二醇...

【专利技术属性】
技术研发人员：张军瑞，蒋国军，赵正平，刘彬彬，
申请(专利权)人：浙江工业大学之江学院，
类型：发明
国别省市：浙江,33