一种脂肪族聚异氰酸酯固化剂的合成方法技术

本发明专利技术公开一种脂肪族聚异氰酸酯固化剂的合成方法，将式B化合物与催化剂搅拌混合后，升温至50℃～110℃，加入式A化合物稀释液，式A化合物和式B化合物进行反应，从而形成式C化合物；其中，式A化合物为，式B化合物为，式C化合物为，其中，式A化合物与非质子溶剂搅拌混合成式A化合物稀释液。该合成方法提高了合成脂肪族聚异氰酸酯的收率，最终产品在固含量约为75%时，检测NCO最高达11.9%，单体含量小于0.5%。单体含量小于0.5%。

【技术实现步骤摘要】
一种脂肪族聚异氰酸酯固化剂的合成方法


[0001]本专利技术涉及固化剂合成领域，具体为一种脂肪族聚异氰酸酯固化剂的合成 方法。

技术介绍

[0002]固化剂又名硬化剂、熟化剂或变定剂，是一类增进或控制固化反应的物质 或混合物。固化剂的品种对固化物的力学性能、耐热性、耐水性、耐腐蚀性等 都有很大影响。化学成膜过程中固化剂组分的-NCO与多元醇组分的-OH反应， 形成交联网状结构，固化剂直接影响涂膜中的交联质量和密度，进而影响涂膜 的性能。
[0003]间苯二亚甲基二异氰酸酯(XDI)常温下为无色透明液体，是一种脂肪族异 氰酸酯，具有优良的耐候性、色泽稳定性和粘结性，主要用于高档聚氨酯涂料 油漆、眼镜片、软包装、户外密封剂、弹性体、皮革和胶黏剂等。
[0004]脂肪族聚异氰酸酯包括XDI的衍生物，主要用于高档聚氨酯涂料油漆，随 着智能手机的高速发展，色彩鲜艳手机外壳广泛使用了脂肪族聚异氰酸酯固化 剂，市场用量也逐年增加。XDI的衍生物的脂肪族聚异氰酸酯，继承了XDI的 优良性能，可作为用于涂料胶粘剂和密封剂的单组份或双组份聚氨酯树脂的固 化剂。
[0005]随着脂肪族聚异氰酸酯固化剂用量的增加，单组份或双组份聚氨酯树脂涂 膜中生成的硬段氨基甲酸酯基和脲基数量增加，形成的氢键也随之增加，使分 子间极性提高，导致涂膜硬度增大，附着力提高。由于脂肪族聚异氰酸酯固化 剂的成本较高，脂肪族聚异氰酸酯固化剂影响涂膜表干时间，直接影响涂膜外 观。脂肪族聚异氰酸酯固化剂中残留单体在涂膜中，残留单体的-NCO易与水发 生副反应，生成的CO-滞留在涂膜内，使涂膜中带有气泡，影响涂膜外观和性 能。
[0006]目前，脂肪族聚异氰酸酯固化剂存在的问题主要有三个：第一是，脂肪族 聚异氰酸酯固化剂在合成时，由于有较多的副反应，使得脂肪族聚异氰酸酯固 化剂一般是混合物，造成固化剂主组分含量较低；第二是，脂肪族聚异氰酸酯 固化剂一般具有较强的非极性，选用非极性溶剂，使得脂肪族聚异氰酸酯固化 剂亲水性较差，不能直接加水涂装；第三是，脂肪族聚异氰酸酯固化剂残留单 体含量较高，影响由其配制的单组份或双组份聚氨酯树脂的耐水性、耐化学性、 耐磨性以及贮存稳定性。
[0007]综上，本领域技术人员亟需一种脂肪族聚异氰酸酯固化剂的合成方法，既 能解提高脂肪族聚异氰酸酯固化剂主成分含量，还能提高产品的亲水性，同时 能够降低固化剂残留单体含量。

技术实现思路

[0008]针对上述存在的问题，本专利技术的目的是开发一种脂肪族聚异氰酸酯固化剂 的合成方法，以解决上述技术问题问题，本专利技术的技术方案是：
[0009]一种脂肪族聚异氰酸酯固化剂的合成方法，
[0010]将式B化合物与催化剂搅拌混合后，升温至50℃～110℃，加入式A化合 物稀释液，
式A化合物和式B化合物进行反应，从而形成式C化合物；
[0011]其中，式A化合物为式B化合物为式C化合物 为
[0012]其中，式A化合物与非质子溶剂搅拌混合成式A化合物稀释液。
[0013]式A化合物与式B化合物的反应过程可以用如下方程式表示：
[0014][0015]式A化合物与式B化合物的反应过程中，可能产生的副产物主要包括式D 化合物和式E化合物，式D化合物为式E化合物为 [0016]优选的，所述式A化合物稀释液加入至所述式B化合物与所述催化剂的混 合物中，在50℃～100℃进行反应，优选的，在55℃～90℃进行反应，更优选 的，在60℃～85℃进行反应；通过优化反应温度，优化本专利技术的反应工艺。
[0017]优选的，式A化合物与式B化合物的摩尔比为1∶(2.5～3.5)，优选的， 为1∶(2.6～3)，更优选的，为1∶(2.8～3)。通过优化反应原料的摩尔比， 优化本专利技术的反应工艺。
[0018]优选的，催化剂与式B化合物的摩尔比为1∶(500～2000)，优选的，为 1∶(750～1500)，更优选的，为1∶(900～1200)。通过优化催化剂与反应 原料的摩尔比，优化本专利技术的反应工艺。
[0019]优选的，所述非质子溶剂包括极性溶剂和非极性溶剂中至少一种，所述式A 化合物与所述式B化合物反应完全后，减压蒸出非极性溶剂，然后补加入极性 溶剂。通过优化反应原料的摩尔比，优化本专利技术的反应工艺。
[0020]进一步，所述极性溶剂选自丙酮、1,2-二氯乙烷、氯仿、乙酸乙酯、乙酸丁 酯和四氢呋喃中至少一种，所述非极性溶剂选自甲苯、二甲苯、三甲苯、乙苯 和氯苯中至少一种。通过优化反应溶剂体系，优化本专利技术的反应工艺。
[0021]优选的，在第一反应时间内，式A化合物稀释液加入式B化合物与催化剂 的混合物，然后式A化合物和式B化合物继续在第二反应时间内进行反应，所 述第一反应时间与所述第二反应时间之比为(1～2)∶(5～10)。本专利技术申请 人设置特别的投料工艺，优化本专利技术的反应工艺。
[0022]进一步，所述式A化合物稀释液由非极性溶剂和式A化合物组成，在第一 反应时间内升温至80℃～90℃，且在第二反应时间内升温至83℃～90℃。进一 步，式A化合物稀释液由极性溶剂和式A化合物组成，在第一反应时间内升温 至50℃～60℃，且在第二反应时间内升温至50℃～55℃。通过优化投料工艺， 优化本专利技术的反应工艺。
[0023]优选的，所述催化剂选自辛酸亚锡、二月桂酸二丁基锡、顺丁烯二酸二丁 基锡和TEDA中至少一种。
[0024]本专利技术有以下有益效果：
[0025]1.本专利技术的一种脂肪族聚异氰酸酯固化剂的合成方法，提高了合成脂肪族聚 异氰酸酯的收率，最终产品在固含量约为75％时，检测NCO最高达11.9％，单 体含量小于0.5％。
[0026]2.本专利技术提高主组分式C化合物的含量，式D化合物的含量低于1.5wt％， 式E化合物未检出，本专利技术由于采用减压蒸出非极性溶剂，然后补加入极性溶 剂，使得最终产品可以直接加水涂装，本专利技术降低残留单体含量，残留单体含 量最高为0.42％，最低为0.12％，均低于0.5％，从而使得由其配制的单组份或 双组份聚氨酯树脂具有良好的耐水性、耐化学性、耐磨性以及贮存稳定性。
[0027]3.本专利技术的制备方法，使用的原材料为常规原材料，材料毒性低本专利技术的合 成方法安全。
具体实施方式
[0028]下面对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述 的实施例仅是本专利技术一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的 实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他 实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0029]在下文中，式A化合物称为三羟甲基丙烷或者TMP，式B化合物称为间苯 二亚甲基二异氰酸酯或者XDI，式C化合物称为脂肪族聚异氰酸酯，TEDA为 1,4-二氮杂二环[2.2.2]辛烷。
[0030]实施例1～8
[0031]一种脂肪族聚异氰酸酯固化剂的合成方法，各参数如表1所示，
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种脂肪族聚异氰酸酯固化剂的合成方法，其特征在于，将式B化合物与催化剂搅拌混合后，升温至50℃～110℃，加入式A化合物稀释液，式A化合物和式B化合物进行反应，从而形成式C化合物；其中，式A化合物为，式B化合物为，式C化合物为，其中，式A化合物与非质子溶剂搅拌混合成式A化合物稀释液。2.如权利要求1所述的合成方法，其特征在于，所述式A化合物稀释液加入至所述式B化合物与所述催化剂的混合物中，在50℃～100℃进行反应，优选的，在55℃～90℃进行反应，更优选的，在60℃～85℃进行反应。3.如权利要求1所述的合成方法，其特征在于，式A化合物与式B化合物的摩尔比为1∶（2.5～3.5），优选的，为1∶（2.6～3），更优选的，为1∶（2.8～3）。4.如权利要求1所述的合成方法，其特征在于，催化剂与式B化合物的摩尔比为1∶（500～2000），优选的，为1∶（750～1500），更优选的，为1∶（900～1200）。5.如权利要求1所述的合成方法，其特征在于，所述非质子溶剂包括极性溶剂和非极性溶剂中至少一种，所述式A化合物与所述式B化合物反应完全...

【专利技术属性】
技术研发人员：马肖克，黄国祥，
申请(专利权)人：杭州布朗生物医药科技有限公司，
类型：发明
国别省市：