一种多异氰酸酯组合物和制备方法及应用技术

本发明专利技术提供了一种多异氰酸酯组合物和制备方法及应用，属于聚异氰酸酯组合物制备技术领域。其中，所述的多异氰酸酯组合物中异氰脲酸酯基与亚氨基噁二嗪二酮基的摩尔比为150/1

【技术实现步骤摘要】
一种多异氰酸酯组合物和制备方法及应用


[0001]本专利技术属于异氰酸酯
，涉及一种多异氰酸酯组合物和制备方法及应用，尤其涉及一种在高羟树脂配方体系中相容性好的多异氰酸酯组合物及其制备和应用。

技术介绍

[0002]由于多异氰酸酯具有耐候、耐磨、耐腐蚀等优良的性能，广泛应用于涂料、胶黏剂、弹性体行业，特别是油漆行业，包括应用范围最广的含异氰酸酯基团的多异氰酸酯固化剂。
[0003]其中含异氰脲酸酯基的脂肪族多异氰酸酯组合物具有优良的耐黄变性能，除此之外，还具有游离单体含量低，饱和蒸气浓度远低于职业安全限值和官能度高，下游交联密度大等优势。
[0004]鉴于下游应用配方体系的多样性，固化剂时常需要搭配高羟树脂使用，来提升漆膜的交联密度、机械性能和耐化性能，但由于异氰脲酸酯环自身的刚性结构导致其在高羟树脂配方体系中相容性不佳，导致组合物开稀发浑、泛蓝光等，影响形成漆膜的光泽度。
[0005]目前改善多异氰酸酯组合物相容性的途径主要为醇改性，即将醇引入至体系中。
[0006]US5124427报道了一种以多异氰酸酯与一元醇混聚生成脲酯改性的含异氰脲酸酯的多异氰酸酯组合物。
[0007]US460441报道了一种多异氰酸酯与二元醇或多元醇混聚生成脲酯改性的含异氰脲酸酯的多异氰酸酯组合物。
[0008]US6420508通过使多异氰酸酯先自聚后进行醇改性两步法的方式合成相容性好的多异氰酸酯组合物。
[0009]尽管通过醇改性的途径可以解决部分相容性的问题，但该路线下得到的组合物往往存在异氰酸酯基浓度偏低导致固化剂用量偏高，且组合物成膜后耐化性能不佳等弊端。
[0010]因此，亟待开发一种能够有效解决多异氰酸酯组合物尤其是在高羟树脂配方体系中的相容性问题的方法。

技术实现思路

[0011]针对现有技术中存在的上述问题，本专利技术的目的之一在于提供一种多异氰酸酯组合物，具体在于提供一种能够提升在高羟树脂配方中相容性的多异氰酸酯组合物，所述多异氰酸酯组合物中的异氰酸酯基浓度高，固化剂用量少，且组合物成膜后具有优异的耐化性能和耐热性能。
[0012]在异氰酸酯聚合过程中，由于选择性不同，得到的多异氰酸酯组合物会同时存在异氰脲酸酯基、亚氨基噁二嗪二酮基、缩二脲基等，本专利技术研究发现，多异氰酸酯组合物中微观结构组成会影响其自身的相容性，通过控制体系中亚氨基噁二嗪二酮基和缩二脲基的比例，可以得到在高羟树脂体系中相容性好的多异氰酸酯组合物。
[0013]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：
[0014]本专利技术目的之一在于提供一种多异氰酸酯组合物，所述多异氰酸酯组合物中含有
异氰脲酸酯基、亚氨基噁二嗪二酮基和缩二脲基；
[0015]所述异氰脲酸酯基与亚氨基噁二嗪二酮基的摩尔比为150/1
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30/1例如140:1、130:1、120:1、110:1、100：1、90:1、80:1、70:1、60:1、50:1、40:1、，且所述异氰脲酸酯基与缩二脲基的摩尔比为100/1
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20/1例如90:1、80:1、70:1、60:1、50:1、40:1、30:1。
[0016]本专利技术多异氰酸酯组合物中，所述异氰脲酸酯基，其具有如下式1所示的结构：
[0017][0018]所述亚氨基噁二嗪二酮基，其具有如式2所示的结构：
[0019][0020]所述缩二脲基，其具有如式3所示的结构：
[0021][0022]本专利技术多异氰酸酯组合物中含有异氰脲酸酯基，同时限定异氰脲酸酯基与亚氨基噁二嗪二酮基的摩尔比为150/1
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30/1，异氰脲酸酯基与缩二脲基的摩尔比为100/1
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20/1，可以使多异氰酸酯组合物具有良好的相容性、良好的化学稳定性，并且组合物成膜后具备优良的耐化学品性能和耐热性能。当异氰脲酸酯基与亚氨基噁二嗪二酮基的摩尔比大于150/1时，多异氰酸酯组合物在低温条件下的粘度随温度降低增加更为显著，影响产品低温条件下使用的施工性能；而当异氰脲酸酯基与亚氨基噁二嗪二酮基的摩尔比小于30/1时，多异氰酸酯组合物在高羟树脂配方中分散明显变差，也会影响到产品使用，比如会影响高羟树脂配方漆膜光泽度。当异氰脲酸酯基与缩二脲基的摩尔比大于100/1时，多异氰酸酯组合物在高羟树脂配方中分散明显变差；当异氰脲酸酯基与缩二脲基的摩尔比小于20/1时，则会使多异氰酸酯组合物本身粘度增加，且热稳定性和长周期存储稳定性变差。
[0023]本专利技术所述多异氰酸酯组合物，其中除含有异氰脲酸酯基、亚氨基噁二嗪二酮基、缩二脲基之外，还可能含有脲二酮基、脲基甲酸酯基、氨基甲酸酯基、脲酮亚胺基中的任意一种或至少两种的组合；本专利技术所述多异氰酸酯组合物中，所述脲二酮基、脲基甲酸酯基、氨基甲酸酯基、脲酮亚胺基的含量受异氰酸酯组合物的制备方法及选择性影响，本专利技术不做特殊限定，可以为由现有方法制备的得到的任意含量，通常情况下其总摩尔浓度低于3％；其中，
[0024]所述脲二酮基具有如式4所示的结构：
[0025][0026]所述脲基甲酸酯基具有如式5所示的结构：
[0027][0028]所述氨基甲酸酯基具有如式6所示的结构：
[0029][0030]所述脲酮亚胺基具有如式7所示的结构：
[0031][0032]本专利技术多异氰酸酯组合物中含有的上述异氰脲酸酯基、亚氨基噁二嗪二酮基、缩二脲基、脲二酮基、脲基甲酸酯基、氨基甲酸酯基、脲酮亚胺基均可以通过核磁碳谱进行检测。
[0033]本专利技术中所述的是一种相容性好的多异氰酸酯组合物，在高羟树脂配方中也保持了良好的相容性，具有很好的分散效果；优选地，所述高羟树脂配方中高羟树脂的羟值含量通常为138mgKOH/g以上，优选138
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152mgKOH/g。
[0034]由于多异氰酸酯组合物在下游应用过程中是作为固化剂使用，固化剂的相容性通常需要通过在形成漆膜后测试光泽度来表征，评价周期过长。由于目前应用的树脂配方中，固化剂在树脂配方中的质量分数基本在25％左右，因此，为快速表征多异氰酸酯组合物在高羟树脂配方中的相容性，本专利技术开发了使用含羟基的极性溶剂将多异氰酸酯组合物开稀至25％后测试其浊度的表征方法，并通过实验验证证明该方法可有效判断多异氰酸酯组合物的相容性。
[0035]优选地，所述多异氰酸酯组合物的相容性采用如下方法测试：
[0036]所述的多异氰酸酯组合物使用含羟基的极性溶剂开稀至25％，测试其浊度，当溶液浊度＜15.0NTU例如10NTU、8NTU、6NTU、5NTU、4NTU、3NTU、2NTU、1NTU时，表示该异氰酸酯组合物具有良好的相容性；所述的多异氰酸酯组合物开稀至25％，是指多异氰酸酯组合物与含羟基的极性溶剂混合为溶液后，多异氰酸酯组合物占整个溶液的质量分数为25％，溶液的浊度使用浊度仪进行测试。
[0037]优选地，所述多异氰酸酯组合物的相容性测试方法，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多异氰酸酯组合物，所述多异氰酸酯组合物中含有异氰脲酸酯基、亚氨基噁二嗪二酮基和缩二脲基，其特征在于，所述异氰脲酸酯基与亚氨基噁二嗪二酮基的摩尔比为150/1
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30/1，且异氰脲酸酯基与缩二脲基的摩尔比为100/1
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20/1。2.根据权利要求1所述的多异氰酸酯组合物，其特征在于，所述的多异氰酸酯组合物使用含羟基的极性溶剂开稀至25％时，溶液浊度＜15.0NTU；所述的多异氰酸酯组合物开稀至25％，是指多异氰酸酯组合物与含羟基的极性溶剂混合为溶液后，多异氰酸酯组合物占整个溶液的质量分数为25％。3.根据权利要求1或2所述的多异氰酸酯组合物，其特征在于，所述的含羟基的极性溶剂含至少一个，优选1
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4个，更优选一个醚键醚键；优选地，所述的含羟基的极性溶剂为二乙二醇、二丙二醇、乙二醇乙醚、乙二醇丁醚、丙二醇丁醚、丙二醇甲醚中的任意一种或至少两种的混合，更优选为二乙二醇和/或乙二醇丁醚。4.根据权利要求1
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3任一项所述的多异氰酸酯组合物，其特征在于，所述的多异氰酸酯组合物还含有脲二酮基、脲基甲酸酯基、氨基甲酸酯基、脲酮亚胺基中的任意一种或至少两种的组合。5.根据权利要求1
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3所述的多异氰酸酯组合物，其中，所述的多异氰酸酯组合物由六亚甲基二异氰酸酯获得；优选地，所述的多异氰酸酯组合物中六亚甲基二异氰酸酯含量低于0.5wt％，更优选低于0.1wt％。6.根据权利要求1
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5所述的多异氰酸酯组合物，其特征在于，所述的多异氰酸酯组合物官能度为3.1
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3.9。7.根据权利要求1
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6所述的多异氰酸酯组合物，其特征在于，所述多异氰酸酯组合物的相容性采用如下方法测试：所述的多异氰酸酯组合物使用含羟基的极性溶剂开稀至25％，测试其浊度，当溶液浊度＜15.0NTU，表示该异氰酸酯组合物具有良好的相容性。8.一种权利要求1
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7任一项所述的多异氰酸酯组合物的制备方法，其特征在于，包含以下步骤：(1)将催化剂、水、稀释剂混合，静置，得到催化剂体系；(2)异氰酸酯单体在步骤(1)催化剂体系存在下进行聚合反应；(3)加入终止剂，终止反应得到反应液；(4)反应液分离去除未参与反应的异氰酸酯单体，得到多异氰酸酯组合物。9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述的催化剂包括季铵碱和/或季铵盐类，优选氢氧化胆碱、三甲基羟乙基氢氧化铵、四甲基氢氧化铵、四乙基氢氧化铵、四丙基氢氧化铵、四丁基氢氧化铵、苄基三甲基氢氧化铵、1
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金刚烷基氢氧化铵、氢氧化六甲双铵、四甲基铵、四乙基铵甲酸盐、四乙基铵乙酸盐、四乙基铵癸酸盐、三甲基羟丙基铵甲酸盐、三甲基羟丙基铵乙酸盐、三甲基羟丙基辛酸铵、三甲基羟丙基铵癸酸盐、三甲基羟乙基铵甲酸盐、三甲基羟乙基铵乙酸盐和三甲基羟乙基铵癸酸盐中的任意一种或至少两种的组合，优选四乙基氢氧化铵和/或三甲基羟丙基辛酸铵；优选地，所述的催化剂还可以选自硅氮烷类，优选六甲基二硅氮烷和/或七甲基二硅氮
烷；或者选自烷基膦类，优选三丁基膦和/或三苯基膦；或者选自叔胺类，优选三乙胺；或者选自曼尼烯碱类，优选DMP
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30；和/或步骤(1)所述的催化剂与水的质量比为19/1
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3/1；优选地，所述的催化剂在稀释剂中的质量浓度为0.25
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50％，优选1.0
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40％；和/或步骤(...

【专利技术属性】
技术研发人员：王暖程，王玉启，刘伟杰，蒙萌，石滨，孙立冬，胡浩，俞涛，黎源，
申请(专利权)人：万华化学集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：