[发明专利]一种新型环保聚氨酯固化剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于聚氨酯技术领域，具体涉及一种新型环保聚氨酯固化剂的制备方法。

背景技术

聚氨酯固化剂是由二异氰酸酯与含有活泼氢的化合物加成反应生成的一种聚氨酯预聚物。目前常用固化剂为三羟甲基丙烷(TMP)与甲苯二异氰酸酯(TDI)的加成物，它在国内外聚氨酯固化剂中所占比例非常大，但TDI、TMP价格较高，且存在着游离TDI高，固化量低，环保性差等问题。

MDI(二苯甲烷二异氰酸酯)是继TDI后发展起来的极其重要的异氰酸酯。MDI因其结构和使用性能与TDI相类似，且其蒸汽压远低于TDI，因而受到了相关科研人员广泛的关注。MDI与TDI相比具有分子量大、挥发性小，气味小、毒性小等优点，既满足了当今社会环保要求，又有利于工业安全防护和工人身体健康，而且价格相对较低，有利于环境保护，符合国家产业政策。这也决定了MDI型水性固化剂具有极大发展前景。

MDI具有对称的分子结构，用MDI生产的固化剂和主剂反应后具有更好的机械性能，如柔韧性等。专利CN 101307127A公开了具有低游离MDI单体的聚氨酯固化剂及其制备方法，以MDI代替TDI参与反应，通过预聚反应和三聚反应合成的聚氨酯固化剂，固含为75%时，游离的MDI单体含量少于固化剂质量的2%，解决了现在技术中的工艺复杂，设备投资高问题。TMP价格较高，且TDI-TMP加成物系列存在溶解性较差，环保性不好等缺陷。专利CN 1923895A公开的一种聚氨酯固化剂的制备方法，以脂肪酸改性聚和多元醇制得聚氨酯固化剂在光泽、柔韧性、与涂料主剂的相容性方面性能优异。本发明拟采用改性聚合多元醇与MDI制得新型环保聚氨酯固化剂。

发明内容

本发明的目的在于提供一种成本低，低毒性的新型环保聚氨酯固化剂。

本发明所述的新型环保聚氨酯固化剂的制备方法，包括下述步骤：

称取一定量的十六酸、苯甲酸、钛酸四异丙酯、乙酸丁酯加入到装有冷凝管、温度计及氮气接口的三口圆底烧瓶中，先通氮气10min，除去烧瓶中空气。再在氮气保护下升温搅拌，升温至160℃保温2h，4h内升温至200℃保温至酸值合格，得改性聚合多元醇。

将一定量MDI-50（二苯基甲烷-4，4′-二异氰酸酯）、乙酸丁酯加入到带有冷凝管的三口烧瓶中，升温至50℃，由恒压漏斗向三口烧瓶内滴加滴加上述制备的改性聚和多元醇，1h内滴加完成，升温至70℃保温3h，升温至80℃，加入二月桂酸二丁基锡，保温2h，得新型环保聚氨酯固化剂。

上述反应中，十六酸：苯甲酸：邻苯二甲酸酐：季戊四醇：钛酸四异丙酯：乙酸丁酯之间的重量比为24:5:20:24:0.14:25。

上述反应中，改性聚合多元醇：MDI-50：乙酸丁酯：二月桂酸二丁基锡之间的重量比为8～9:4.5～5.5：11:0.5。

测试方法为：酸值根据GB 12008．5-1989标准进行测试；NCO质量百分含量按HG/T2409-1992标准进行测试；游离MDI用高效液相色谱法进行测试；与聚氨酯涂料主剂相容性根据目测进行测试。固化剂与主剂按1:2比例混合，待其固化后判断是否有其他组分渗出及程度如何，判断其与聚氨酯涂料主剂相容性。

本发明所得的新型环保聚氨酯固化剂性能指标为：NCO质量百分含量为6.5～7.4%，游离MDI小于固化剂质量的0.98～1.28%，将其与聚氨酯涂料主剂以1:2比例混合，其固化后无明显组分渗出，相容性好。

本发明的新型环保聚氨酯固化剂以脂肪酸改性低分子多元醇，脂肪酸引入分子链中，增强体系的交联性能，克服了一般多元醇反应体系中存在的反应活性低，溶解性差等问题，它与传统的TDI/TMP型固化剂相比，具有低毒性，低成本的优势，符合水性涂料发展趋势，具有非常广阔的产业化应用前景。

具体实施方式

本发明具体的技术方案如下：

称取一定量的十六酸、苯甲酸、钛酸四异丙酯、乙酸丁酯加入到装有冷凝管、温度计及氮气接口的三口圆底烧瓶中，先通氮气10min，除去烧瓶中空气。再在氮气保护下升温搅拌，升温至160℃保温2h，4h内升温至200℃保温至酸值合格，得改性聚合多元醇。

将一定量MDI-50（二苯基甲烷-4，4′-二异氰酸酯）、乙酸丁酯加入到带有冷凝管的三口烧瓶中，升温至50℃，由恒压漏斗向三口烧瓶内滴加滴加上述制备的聚和多元醇，1h内滴加完成，升温至70℃保温3h，升温至80℃，加入二月桂酸二丁基锡，保温2h，得新型环保聚氨酯固化剂。