[发明专利]一种高相容低粘度的硅氧烷复合改性异氰酸酯三聚体及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及异氰酸酯三聚体及其制备方法，具体是指一种高相容低粘度的硅氧烷复合改性异氰酸酯三聚体及其制备方法。 

背景技术

100多年前，德国著名科学家霍夫曼发现了三个异氰酸酯基反应可以生成异氰脲酸酯三聚体。 

异氰酸酯三聚体不仅具有挥发性低、毒性小和官能度高等优点，而且含异氰酸酯环的聚氨酯制品因异氰酸酯环的强烈吸电子效应，使分子中-N＝C＝O基团的N、C电位差增加，反应性成倍增加。因此，用异氰酸酯作固化剂可配成超快干涂料。 

异氰酸酯环很稳定，环的热分解温度高达500℃，故其不易变质，久贮后粘度变化不大，且使用期限比普通聚氨酯涂料固化剂长。 

异氰酸酯环不含活泼氢原子，不会形成氢键，异氰酸酯粘度低，固含量高，对环境友好。异氰酸酯制品的硬度高和耐光性好，其中六亚甲基二异氰酸酯(HDI)三聚体韧性和粘度与HDI缩二脲相近。 

异氰酸酯环是一种热稳定性最好的异氰酸酯基团的衍生物，其制品耐热性好，且具有阻燃性。一般聚氨酯漆在使用温度超过180℃将降解，而以 异氰酸酯为固化剂的聚氨酯漆可在200℃下使用。 

因而，异氰脲酸酯三聚体广泛用于聚氨酯涂料中作固化交联剂，以提高产品的耐腐蚀、耐辐射、热稳定性能。故国外Bayer公司、HULS公司、SAPICI公司从20世纪70年代将氰脲酸酯三聚体固化剂用于双组份水性聚氨酯涂料。 

目前，常用的异氰酸酯三聚体主要为甲苯二异氰酸酯(TDI)三聚体、六亚甲基二异氰酸酯(HDI)三聚体、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)三聚体、TDI/HDI混三聚体、TDI/IPDI混三聚体、甲苯二异氰酸酯/二苯基甲烷二异氰酸酯(TDI/MDI)混三聚体、IPDI/HDI混三聚体等。而在三聚体制备过程中因反应程度不同，生成三聚体的同时还会导致一些副反应发生，如二聚体、四聚体和多聚体等，导致终产物因产生多聚体而使其粘度过大，与树脂混容性较差等缺陷，给实际生产带来麻烦。 

发明内容

本发明的目的提供一种高相容、低粘度的硅氧烷复合改性异氰酸酯三聚体及其制备方法。 

为了实现上述目的，本发明提供了一种如化学式1所示的高相容、低粘度的硅氧烷复合改性异氰酸酯三聚体，其结构通式如所示： 

其中R为 -(CH₂)₆-、 R₁为选自C₁～C₁₂的烷基，优选C₃～C₁₂的环烷基；R²和R³选自C₁～C₆的烷基、三烷基硅基或甲氧烷氧基，R²和R³可以相同或不同，且a为0～3的整数。 

所述高相容低粘度的硅氧烷复合改性异氰酸酯三聚体，其具体结构为： 

本发明提供了一种高相容低粘度的硅氧烷复合改性异氰酸酯三聚体的制备方法，包括如下步骤： 

在催化剂存在下，在反应溶剂中和氮气保护条件下将异氰酸基烷基烷氧基硅烷加入到反应容器中，在50～120℃滴加二异氰酸酯，反应过程中不 断检测其体系-NCO含量，当体系-NCO含量降至化学计量点后，将反应体系温度降至室温，加入阻聚剂；然后分离出未反应的二异氰酸酯和溶剂。 

本发明所用的异氰酸基烷基烷氧基硅烷的结构通式为： 

(R³O)_(3-a)(R²a)Si-R₁-NCO 

其中R₁为选自C₁～C₁₂的烷基；R²和R³选自C₁～C₆的烷基、三烷基硅基或甲氧烷氧基，R²和R³可以相同或不同，且a为0～3的整数。 

本发明所用的二异氰酸酯为 

OCN-(CH₂)₆-NCO 

本发明所用的溶剂为选自石油醚、苯、甲苯、二甲苯、氯仿、二氯甲烷、二氯乙烷、乙酸乙酯、乙酸丁酯、四氢呋喃、乙醚、丙醚或丁醚。