[发明专利]封闭型脂肪族异氰酸酯水分散体的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种封闭型脂肪族异氰酸酯水分散体的制备方法。

背景技术

异氰酸酯化合物及其聚合物由于具有很强的附着力、很好的光泽、良好的耐腐性与耐磨性，使其有广阔的应用空间，可做成各种性能优异的材料或助剂，特别是作为胶粘剂和涂料使用，因其胶接性能优异、无甲醛释放、耐低温和耐老化性能优异、对被胶接材料适应性强等许多优点，已成为一种重要的胶接与涂饰制剂。

但异氰酸基化学性质活泼，容易与水和含活泼氢的物质反应，对湿气非常敏感，由此导致所制备的异氰酸酯胶黏剂易于与水汽反应使得储存难度大，特别是在水溶液体系中的稳定性极差，与水接触后很快反应发泡而失效，适用期短，不能长久贮存。因此如何实现异氰酸酯在水溶液中稳定分散并保持反应活性成为异氰酸酯类胶黏剂与涂料开发和应用的关键问题。

对于异氰酸酯在水溶液中的分散问题，多通过乳化法制备异氰酸酯预聚体水乳液或分散液来解决。该方法虽可将异氰酸酯分散于水溶液中，但由于含有游离异氰酸基，仍存在稳定性差、适用期短、贮存难度大等问题。近来，人们发展了一种微胶束方法来实现异氰酸酯在水溶液中的分散，即在异氰酸酯-多元醇预聚体骨架中引入亲水性基团，利用亲水性离子和异氰酸酯预聚体疏水性的两性性质，通过自乳化或自发的分散于水溶液中形成微胶束。但是由于这种微胶束体系中不含异氰酸基，没有异氰酸基参与交联固化反应，主要是利用分子链间的库仑力和氢键作用产生黏结作用，因此不适合用做人造板用胶黏剂和结构用胶黏剂以及对胶接强度要求较高的涂料领域。异氰酸酯做为胶黏剂和涂料应用多采用芳香族异氰酸酯(如TDI、MDI等)和脂肪族异氰酸酯(如HDI)。对于芳香族的异氰酸酯，在采用胶束稳定化技术时，所制备的分散液易黄变，不适于高档涂料和胶黏剂应用，而且在较高NCO/OH比值的情况下其稳定性差。而对于脂肪族异氰酸酯则不存在变黄的问题，尤其适于对涂饰效果要求较高的胶接与涂料应用，但是目前对脂肪族异氰酸酯仅限于HDI水分散体的研究，由于体系中不存在异氰酸基，导致其胶接或粘接强度低，这大大阻碍了其在胶接、涂饰和其它领域的应用。

发明内容

本发明要解决现有封闭型脂肪族异氰酸酯存在胶接或粘接强度低的技术问题；而提供了封闭型脂肪族异氰酸酯水分散体的制备方法。

本发明中闭型脂肪族异氰酸酯水分散体的制备方法是按下述步骤进行的：

步骤一、将多元醇在60～100℃条件下烘干；

步骤二、将0.5～1.5mol多元醇、0.2～0.8mol DMPA(二羟甲基丙酸)加入10～250mL复合溶剂，所述的复合溶剂由溶剂A和溶剂B按1∶(3～10)的体积比室温下混合而成，溶剂A丙酮，溶剂B是乙酸乙酯或二氯甲烷，搅拌10～60分钟，然后以3～15mL/min的流量通入氮气15～45分钟(目的是去除溶液中的氧)，之后加热至50～95℃，保温15～45分钟；

步骤三、然后滴加0.5～2mol脂肪族异氰酸酯，滴加速度控制在2～5s/滴，再在50～95℃条件下反应0.5～7小时；

步骤四、然后在25～70℃条件下加入封闭剂，封闭剂用量为游离异氰酸基含量的1～3倍；

步骤五、再在40～60℃条件下加入0.5～2mol的三乙胺，然后加入10～500mL的去离子水，再在30℃条件下乳化5～30分钟，停止通氮气；

步骤六、然后再20～40℃、真空度为0.1Mpa的条件下去除复合溶剂；即得到封闭型脂肪族异氰酸酯水分散体。

注意：反应前，需要将玻璃仪器洗净后在100℃烘干2～5小时。

本发明公开了在高摩尔比条件下封闭HDI水分散体的制备方法。本方法制备的封闭HDI水分散体既可以实现异氰酸酯在水溶液中的稳定分散，又能保持异氰酸酯的反应活性。另外所开发的封闭HDI微胶束在较高NCO/OH比值下能够稳定存在3个月以上，颜色为乳白色透明，并且无黄变现象。

采用本发明公开的方法，可成功实现高摩尔比条件下的脂肪族异氰酸酯(HDI)在水性溶液中的稳定分散，所制备的异氰酸酯水分散液能与水性高分子(如聚乙烯醇、淀粉、醋酸乙烯酯等)稳定复合，并在应用条件下(如加热)实现交联固化。本发明所公布的封闭HDI水分散体可直接用做单组分环保胶黏剂和涂料使用，所开发的胶粘剂和涂料可直接使用，并且体系稳定，大大简化了使用工艺。本发明所制备的封闭HDI水分散体可应用于木漆器、建筑涂料、汽车涂料、皮革涂饰剂和水性胶黏剂等高档胶接与涂饰领域；也可用做成模树脂的交联固化剂和助剂，应用于漆包线，织物、皮革、纸张处理剂等领域。

附图说明