[发明专利]一种低游离TDI三聚体固化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及低游离TDI三聚体固化剂技术领域，具体地说是一种低游离TDI三聚体固化剂及其制备方法。

背景技术

目前，溶剂型双组份聚氨酯木器涂料是木器涂料中使用最多的品种，市场占有率约为60％。随着人们对高性能环保家具的需求增加，三聚体固化剂的需求量会越来越大，具有广阔的市场前景。TDI三聚体是TDI在催化剂作用下自聚而成的多异氰酸酯固化剂。理论官能度为3，异氰酸根质量分数为25％。国外的一些公司已经开发出TDI三聚体固化剂产品，并已有产品进入我国市场。我国在TDI三聚体固化剂的生产和研究领域都远远落后于欧美和日本等国，目前国内所需的此类产品大多依赖进口。国内大部分的TDI三聚体产品的游离单体含量仍高于1％甚至2％以上,且二甲苯容忍度低于2。制备性能优异的TDI三聚体就是在NCO含量尽可能高(>7％)的前提下,将游离单体含量降至0.5％以下,二甲苯容忍度达到4以上。然而NCO含量是随游离单体含量的降低而降低,同时导致二甲苯容忍度下降。

发明内容

本发明为克服现有技术的不足，主要通过对催化剂和合成工艺的优化，研发出的游离TDI含量小于0.3％的三聚体固化剂，与羟基树脂相容性高。

为实现上述目的，设计一种低游离TDI三聚体固化剂，其特征在于：由下列原料组成以及各原料的重量百分比为：甲苯二异氰酸酯33～47％；异丁醇5～16％；异氰酸酯三聚催化剂0.05～0.1％；异氰酸酯阻聚剂0.1～0.2％；抗氧剂0.05～0.1％；酯类和苯类混合溶剂45～57％。

一种低游离TDI三聚体固化剂的方法，其特征在于：

(1)依次在反应釜中加入甲苯二异氰酸酯、二分之一份酯类和苯类混合溶剂、抗氧剂，同时开动搅拌及加热，升温至30-40℃时加入异丁醇；

(2)在70-72℃时保温2小时后，然后升温到80-84℃，保温100分钟；

(3)降温至55℃时，将异氰酸酯三聚催化剂加入反应釜，控温55℃，保温30分钟，开始测NCO；

(4)当NCO值达到设定值后，加入异氰酸酯阻聚剂，升温至70℃，保温45分钟；

(5)加入剩余二分之一份酯类和苯类混合溶剂，在60℃的温度下保温45分钟，降温至55℃以下，过滤出料。

所述的甲苯二异氰酸酯为2,4-甲苯二异氰酸酯或者2,4-甲苯二异氰酸酯和2,6-甲苯二异氰酸酯的混合物。

所述的酯类和苯类混合溶剂为沸点小于200℃的酯类和苯类混合溶剂，其中酯类溶剂为醋酸乙酯、醋酸正丁酯、醋酸乙酯和醋酸正丁酯任意配比的混合物，苯类溶剂为甲苯、二甲苯、甲苯和二甲苯任意配比的混合物。

所述的酯类和苯类混合溶剂为酯类溶剂占酯类和苯类混合溶剂的重量百分比为50-60％，苯类溶剂占酯类和苯类混合溶剂的重量百分比为40-50％。

所述的异氰酸酯三聚催化剂为N,N-二甲基苄胺、N,N-二乙基苄胺中任意一种或两种混合物。

所述的异氰酸酯阻聚剂为磷酸、苯甲酰氯中任意一种或两种混合物。

所述的抗氧剂为广州志一贸易有限公司的B11二元复配抗氧剂。

本发明同现有技术相比，主要通过对催化剂和合成工艺的优化，研发出的游离TDI含量小于0.3％的三聚体固化剂，与羟基树脂相容性高。

本产品采用化学合成法制备，为水白透明液体，产品价格低廉，性价比较高。相比于国外薄膜蒸发法制备的产品价格低很多。

无需进行任何后处理；应用一般的预聚物生产设备即可生产，无需增加新设备、新工序。

制得的聚氨酯固化剂中游离甲苯二异氰酸酯含量可降低到0.3％以下。

催化剂选择N,N-二甲基苄胺和/或N,N-二乙基苄胺，通过异丁醇与异氰酸酯的反应来封闭TDI三聚体，可以显著降低游离TDI含量，并提高与羟基树脂或醇酸树脂的相容性。

具体实施方式

实施例一：

依次在一个装有搅拌装置、温度计和通氮气保护的1000mL四口烧瓶中加入330g甲苯二异氰酸酯、100g醋酸正丁酯、40g醋酸乙酯、140g二甲苯、0.6g抗氧剂，同时开动搅拌及加热，升温至30-40℃加入100g异丁醇，在70-72℃保温2小时后，然后升温到80℃，保温100分钟；降温至55℃，加入0.6gN,N-二甲基苄胺，控温55℃，保温30分钟，开始测NCO；当NCO值达到9.75±0.1％后，加入1g苯甲酰氯，升温至70℃，保温45分钟；加入60g醋酸正丁酯和60g甲苯，在60℃保温45分钟，降温至55℃以下，过滤出料。