[发明专利]一种制备含脲二酮基团的多异氰酸酯的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种制备具有高含量脲二酮基团的多异氰酸酯的方法。

背景技术

含有脲二酮基团的多异氰酸酯具有非常低的粘度，因此，其在低溶剂、高固含量涂料组合物中作为交联剂组分应用性能比较优异。

制备具有高含量脲二酮基团的多异氰酸酯的关键在于催化剂的选择，专利报道的催化剂主要包括叔膦类化合物、三氟化硼类化合物、吡啶类化合物。

DE 1670720公开了使用至少一种脂族取代的叔膦或三氟化硼类化合物制备含有脲二酮基团的多异氰酸酯的方法。使用该方法制备的多异氰酸酯具备较高的脲二酮基团含量，但其对异氰酸酯转化率的依赖性较强，须在较低的异氰酸酯转化率的下才能得到脲二酮基团含量高的多异氰酸酯。

CN 1502605B、CN 1660792B公开了制备含有脲二酮基团的多异氰酸酯的方法，均使用含有环烷基取代的或直接与磷原子键合的环烷基取代的叔膦作为催化剂。其缺点为，在制备含有脲二酮基团的多异氰酸酯的过程中是高度依赖于转化率，即必须在较低的异氰酸酯转化率的前提下得到脲二酮基团含量高的多异氰酸酯。另外，叔膦类化合物具有对空气敏感的缺点，在工业规模的应用中受到了较大的限制。

US 8134014公开了使用稠环取代的氨基吡啶类化合物作为催化剂制备含有脲二酮基团的多异氰酸酯的方法，其制备的多异氰酸酯中脲二酮基团含量较高，且对适用的异氰酸酯没有特殊限制，但吡啶类化合物易造成产物着色。

现有的催化剂在制备含有脲二酮基团的多异氰酸酯的过程中，都存在比较明显的缺陷，使用叔膦类催化剂只能在较低的异氰酸酯原料转化率的前提下，得到较高的脲二酮基团含量的多异氰酸酯；叔膦类化合物遇空气不稳定，限制了工业化应用，氨基取代吡啶类化合物易导致产品着色。

发明内容

本发明的目的在于提供一种制备含脲二酮基团的多异氰酸酯的方法，该方法使用噁唑硼烷衍生物作为催化剂，催化异氰酸酯低聚反应制备含脲二酮基团的多异氰酸酯。使用该方法制备的多异氰酸酯具有脲二酮基团含量高，脲二酮含量对异氰酸酯转化率的依赖性明显改善，产品色度低等优点。

本发明采用如下技术方案：

一种制备含脲二酮基团的多异氰酸酯的方法，它包括在催化剂的存在下，使至少一种异氰酸酯发生低聚反应，制备含脲二酮基团的多异氰酸酯，其中所述催化剂为式I结构的噁唑硼烷衍生物：

其中，R¹选自氢、直链的或支化的C₁-C₂₀烷基、任意取代的C₇-C₁₅芳烷基或任意取代的C₆-C₁₂的芳基，优选自甲基、乙基、丙基、异丙基、正丁基、叔丁基、苯基、苯甲基、甲氧基苯基、4-氯苯基或苄基；R²和R³相同，选自氢、直链的或支化的C₁-C₂₀烷基、任意取代的C₇-C₁₅芳烷基或任意取代的C₆-C₁₂的芳基，优选自氢、乙基、正丙基、正丁基、苯基、4-氯苯基或二甲苯基。

本发明的催化剂噁唑硼烷衍生物优选：

本发明所述的异氰酸酯选自脂肪族异氰酸酯、脂环族异氰酸酯和芳香族异氰酸酯中的异氰酸酯，其中异氰酸酯的NCO官能度大于等于2。

本发明所述的异氰酸酯优选自四亚甲基-1，4-二异氰酸酯、五亚甲基-1，5-二异氰酸酯、六亚甲基-1，6-二异氰酸酯、赖氨酸二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、三甲基己二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、降冰片烷二亚甲基异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、对苯基二异氰酸酯；更优选自六亚甲基-1，6-二异氰酸酯和异佛尔酮二异氰酸酯。

本发明所述的催化剂噁唑硼烷衍生物的用量为异氰酸酯用量的0.1-2mol％，优选为0.5-1mol％。

本发明所述的催化剂噁唑硼烷衍生物可以单独或配置成溶液后使用，溶液浓度为0.5-5mol/L，优选为2-4mol/L，溶剂为不具备活泼氢的溶剂，优选芳香烃、卤代烃或醚中的一种或多种，更优选甲苯、二甲苯、间三甲基苯、氯苯、二氯甲烷、四氢呋喃中的一种或多种。

本发明所述的异氰酸酯低聚反应的温度20-120℃，优选50-100℃。