[发明专利]无溶剂固化剂二苯基甲烷二异氰酸酯预聚物及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种无溶剂聚氨酯涂料、胶粘剂固化剂及其制备方法，具体说是一种无溶剂二苯基甲烷二异氰酸酯预聚物及其制备方法。

背景技术

长期以来人们在聚氨酯领域所采用的涂料和胶粘剂是以有机溶剂为介质的，因其具有许多优点而得到了广泛的应用，但是其在使用中每年将有大量溶剂排放到大气中，造成严重的环境污染和资源浪费。近些年来，随着人们环境保护意识的不断提高，国家环境保护法规和建立资源节约型社会的要求，迫使聚氨酯行业对无溶剂制造技术进行创新。由于无溶剂固化剂不含溶剂，所以具有节省溶剂和环保等特点，近几年也研制开发了一些实用的无溶剂产品，但对二苯基甲烷二异氰酸酯预聚物类无溶剂固化剂却未见报道。

二苯基甲烷二异氰酸酯主要有两种同分异构体，4，2’-MDI和4，4’-MDI。工业化产品中有时还含有少量的2，2’-MDI异构体，其性能较差，一般较少使用。二苯基甲烷二异氰酸酯的4，2’-MDI异构体，结构不对称，4位NCO基团活性比2位NCO基团活性高几倍，它的化学反应速度能够很好控制；4，4’-MDI异构体的结构对称，两个NCO基团间还存在着诱导效应，即两个NCO基团的活性大小相同，且都比较高，这使得它们很容易同时参加反应，尤其是在无溶剂反应的情况下会发生连锁反应，使粘度快速增加，甚至形成凝胶，即它的化学反应速度很难控制；这两种异构体各赋予制品一定的特性，4，4’-MDI比4，2’-MDI赋予制品更高的强度、硬度、耐磨性、耐热性、更快的固化速度，4，2’-MDI赋予制品更好的柔韧性、弹性，怎样将这两种异构体以各种配比加工成系列无溶剂预聚物固化剂是本发明将要解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种无溶剂固化剂二苯基甲烷二异氰酸酯预聚物及其制备方法和应用。本发明采用纯4，4’-二苯基甲烷二异氰酸酯，或将4，2’-及4，4’-二苯基甲烷二异氰酸酯以任意配比混合，制作一系列MDI预聚物无溶剂固化剂。

本发明的产物是一种混合预聚物，其示意单元结构式为：

式中：R为二元醇的烃基、苯基或其衍生物，R¹为三元醇的烃基、苯基或其衍生物。

本发明混合预聚物的产品指标如下(以下含量都为重量百分比)：

(1)外观；浅黄色透明液体；

(2)粘度：1000～15000mpa.s(25℃)；

(3)NCO含量：6～22％；

(4)贮存期：半年。

本发明的制备方法及其步骤包括：

a、在反应釜中加入二苯基甲烷二异氰酸酯，升温至60℃左右将其熔化搅匀，加入经脱水的二元醇，在50～100℃下反应1～4小时，制得MDI改性物；

b、降温至50℃左右，加入三元醇，1～4小时加完，在50～100℃，保温反应1～6小时，降温至60℃；c、加入除水剂，充分搅拌，出料，得无溶剂二苯基甲烷二异氰酸酯预聚物固化剂；

其中各反应物用量以重量百分比计如下：

二苯基甲烷二异氰酸酯      50～86％

二元醇                    5～45％

三元醇                    4～15％

除水剂                    0～5％

步骤a中，设计原料投料比NCO/OH＞2，在NCO大大过量的情况下，反应釜中的二苯基甲烷二异氰酸酯既有4，4’-MDI，又有4，2’-MDI，而4，4’-MDI两个NCO基团的活性高，它首先与二元醇反应生成一种新物质4，4’-MDI改性物。

4，4’-MDI与二元醇反应制得4，4’-MDI改性物的化学反应式为：

式中：R为二元醇的烃基、苯基或其衍生物。

步骤b中，4，4’-MDI改性物、4，2’-及4，4’-MDI混合物与三元醇反应制得MDI混合预聚物的化学反应式为：

式中：R为二元醇的烃基、苯基或其衍生物，R¹为三元醇的烃基、苯基或其衍生物。