含氟聚氨酯材料论文

含氟聚氨酯材料的制备方法及其应用探讨 摘要 含氟聚氨酯材料是一类新型高分子功能材料。由于氟基团的引入，具有表面能低、化学性质稳定和憎水憎油等特性，含氟聚氨酯兼具有含氟聚合物和聚氨酯的优点，自从在1958年Lovelace以非氟化异氰酸酯与氟化二醇反应首次合成含氟聚氨酯以来便马上引起了高分子科研界的广泛爱好，现如今含氟聚氨酯的探讨已在国内外形成了探讨热潮。本文重点论述了含氟聚氨酯的合成及性能方面的探讨，并简要介绍含氟聚氨酯材料在不同领域的应用。 关键词含氟聚氨酯 制备 性能 应用 Synthesis, properties and application of fluorinated polyurethane Abstract Fluorinated polyurethane FPU is a species of novel macromolecule functional materials.Due to the introduction of fluorinated groups,FPU has very low surface energy,excellent resisitance to chemicals,water and oil.Fluorinated polyurethane combines virtues of polyurethane and fluorinated polymers, such as excellentresistance to ultraviolet radiation and nuclear radiation and excellent flexility, good wearability, lower surface energy and high weatherability. Therefore, the study of fluorinated polyurethane has attracted considerable interest more and more in recent years. The synthesis, properties and applications of fluorinated polyurethane were reviewed. Key wordsfluorinated polyurethane,synthesis,properties,application 1.含氟聚氨酯的合成 1.1 含氟聚氨酯的探讨背景 含氟聚氨酯（FPU）兼具有含氟化合物和聚氨酯的优点。由于引入的氟原子半径小、电负性强、C-F键能高（可达540kJ/mol，是除氧之外具有最小范德华半径的原子，并且氟原子还对碳链具有屏蔽爱护作用，因此能够给予含氟聚氨酯材料优异的低表面能性、耐水性、耐油性、润滑性、耐热耐化学品性以及抗站污性和良好的生物相容性[1-2]。 到现在对于含氟聚氨酯的探讨得到广泛关注，美国、俄罗斯等国利用含氟聚氨酯的特别性质对其进行了大量探讨。此外，、巴斯夫、杜邦等国际知名公司都相继在的探讨上投入了大量的基金。据目前探讨表明含氟聚氨酯保持了聚氨酯有结构敏捷性，通过自由调整中的软硬段比例可获得很多独特的结构，在涂料、弹性体、粘胶剂和纤维领域有广泛的应用前景。 随着现在科技的不断进步，人们对材料的要求越来越高，也正是因为含氟聚氨酯这些独特的化学性质，使得其在材料领域越来越受重视，至今，粘合剂、泡沫塑料等产品已经应用了含氟聚氨酯材料。并且，随着当前人们的环境爱护意识增加，环保型材料的探讨也变成了热门课题。另外，含氟聚氨酯在涂料工含氣聚氣酯的合成及其纳米纤维化的超双疏性能探讨级硕士论文业、皮革装饰、纺织整理和医药等行业中也得到了广泛的应用[3]。 1.2 含氟聚氨酯的合成 依据聚氨酯的结构特征，可分别从多异氰酸酯、多元醇化合物、扩链剂以及封端剂处引入氟元素。除此以外还可以通过共聚改性引入氟元素。由于含氟异氰酸酯合成成本高，品种少，目前广泛采纳的是含氟羟基组分作为反应中间体的合成路途。 1.2.1含氟异氰酸酯合成 含氟异氰酸酯的合成成本较高，含氟单体来源有限、品种少，且反应性不好。1967年，Hollander [4]等用含氟的异氰酸酯制备含氟聚氨酯，反应如下 用此种方法制备的含氟聚氨酯柔铺性差，且不易被溶解，难以在工业上广泛应用。为了改善溶解性，Lim.C.H[5]采纳对异氰酸酯进行氟修饰再合成含氟聚氨酯，然后用干脆分散法合成了阴离子水性含氟聚氨酯分散体系。 1.2.2含氟多元醇化合物合成 聚氨酯合成中所涉及的多元醇原料主要为聚醚多元醇和聚酯多元醇。 Turri[6]等以含氟聚醚二醇（ZDOL）、二羟甲基丙酸（DMPA）、异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI）合成了含氟聚氨酯。Kim[7]等以侧链含氟的聚醚二醇（末端带个羟基的侧链含氟的聚醚二醇，如图所示）为原料，对比了溶液聚合法和溶融聚合法制备的含氟聚氨酯的微观结构上的差异。结果表明溶液聚合法合成的含氟聚氨酯的含氟链段在其表面均勾分布，微观相分别不明显，而溶融聚合合成聚氨酯含氟链段分布不匀称，存在微观相分别，缘由是相对于溶液聚合，熔融聚合体系粘度较大，易造成含氟链段中氟的扩散分布不匀称。 目前，大多运用 PFPE 型图中ZDOL含氟聚醚二醇合成聚醚型含氟聚氨酯，葛震[8]等对其历史及应用状况进行了具体的描述。 Vanessa Durrieu[9]等采纳预聚体混合法，运用不同的大分子多元醇的混合物为原料丙烯酸大分子多元醇、聚碳酸酯多元醇和全氟聚醚多元醇与异佛尔酮二异氰酸酯IPDI反应制得含氟聚氨酯.由于全氟聚醚多元醇玻璃化转变温度低，含氟聚氨酯的松软性明显提高。 Ming-Jie Zhu[10]利用环氧丁烷的开环聚合反应，合成了含有 CF3CF2CH2和CF32CH的聚醚二醇，分别与二异氰酸酯缩合得到氟化聚氨酯FPU，测定结果表明，2 类含氟水性聚氨酯基本上达到了超疏水级别. 运用含氟聚酯二醇合成含氟聚氨酯的案例鲜见报道，如运用聚六氟五亚甲基己二酸酯和聚六氟五亚甲基丙二酸酯与 TDI 合成出聚酯型含氟聚氨酯如图所示[11]。 Tamareselvy[11]等报道了含氟邻苯二甲酸酐与丙二醇和丁二醇合成的含氟聚酯二醇与甲苯二异氰酸酯（TDI）、六亚甲基二异氰酸酯（HDI）进行反应制备出含氟聚氨酯，考察了耐酸碱性和阻燃性。采纳含氟聚酯二醇合成含氟聚氨酯的案例鲜见报道，如运用聚（六氟五亚甲基己二酸酯）和聚（六氟五亚甲基丙二酸酯）与TDI合成合成出聚酯型含氟聚氨酯（如图所示）。 1.2.3含氟扩链剂 在扩链剂的主链上或侧链上引入氟元素，然后对聚氨酯预聚体进行扩链，最终将氟元素引入到聚氨酯中。 李维虎[12]首先利用甲醇，在二元醇扩链剂的侧链上引入不同含量的氟（如图所示），合成了水性含氟聚氨酯。结果发觉氟的引入能增加聚氨酯的耐油、耐水、耐化学品性。并且扩链剂上氟链长短