[发明专利]一种低色度脲基甲酸酯组合物及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种脲基甲酸酯组合物及其制备方法和应用，属于聚异氰酸酯组合物制备技术领域。该方法中脂肪族二异氰酸酯与醇在催化剂存在下进行反应，终止催化反应后得到预聚体，预聚体经薄膜蒸发得到所述脲基甲酸酯组合物，该方法控制所述醇中缩醛的质量含量低于100ppm。所述方法获得的脲基甲酸酯组合物的色号≤40Hazen，且明显降低了催化剂的用量。该脲基甲酸酯组合物应用于漆料中具备更好的耐老化性。

技术领域

本发明属于异氰酸酯领域，尤其涉及一种低色度的脲基甲酸酯组合物及其制备方法和应用。

背景技术

由于聚异氰酸酯具有耐候、耐磨、耐腐蚀等优良的性能，聚异氰酸酯广泛用于涂料、胶黏剂、弹性体行业，特别是油漆行业，包括含异氰脲酸酯基团的聚异氰酸酯固化剂。

然而，通过异氰酸酯三聚得到的这类组合物具有较高的粘度，需要使用大量的溶剂稀释，该做法并不符合降低挥发性有机物的环保要求，同时，较高的粘度也限制了聚异氰酸酯在水性领域的应用。

为达到降低粘度的目的，往往需要牺牲转化率、避免聚合过程中有高分子量聚合物的产生方式。这种方式的缺点在于，生产效率显著下降，造成能耗和成本的增加。

美国专利US4810820、US5124427、US5235018中报道，通过脲酯化反应或在醇存在下三聚反应，可以获得低粘度的多异氰酸酯组合物，脲基甲酸酯的存在可有效降低组合物的粘度。

但上述制备含脲基甲酸酯组合物方法最大的缺点是制备得到的脲基甲酸酯的色度较高。高色度的脲基甲酸酯极大地限制了其应用领域、尤其是影响其在涂料等外观涂层中的应用。

造成脲基甲酸酯组合物高色度的主要原因为合成工艺温度较高和催化剂的引入，尤其是后者催化剂较高的引入量。

原料中的微观物质往往是造成催化剂引入量较高的主要原因之一。前期的研究集中在原料脂肪族(含脂环族)异氰酸酯的质量提升方面，如降低脂肪族异氰酸酯中含氯、溴的杂质，如水解氯、单氯代产物、双氯代产物、含氨基甲酰氯结构产物、含氨基甲酰溴结构产物等。

尽管用上述这些方法能够使脂肪族二异氰酸酯质量明显提升，制备得到的脲基甲酸酯色度有所下降，但下降的幅度有限；同时，处理高活性的异氰酸酯原料中杂质的工艺也较为复杂，实现工业化的难度较大。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种低色度的脲基甲酸酯的制备方法。该方法针对现有脲基甲酸酯组合物制备过程中存在的问题，可明显降低反应过程中催化剂的用量，使所得脲基甲酸酯组合物具有更低色号、将脲基甲酸酯组合物应用于漆料中具备更好的耐老化性和耐黄变性。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种制备脲基甲酸酯组合物的方法，该方法中脂肪族二异氰酸酯与醇在催化剂存在下进行反应，终止催化反应后得到预聚体，预聚体经薄膜蒸发得到所述脲基甲酸酯组合物，控制所述醇中缩醛的质量含量低于100ppm，优选低于50ppm，更优选低于20ppm，进一步优选低于5ppm。

发明人通过对造成脲基甲酸酯色号较高的原因进行系统性研究，惊奇地发现降低原料醇中的缩醛组分含量是改善脲基甲酸酯色号的问题的又一方向，并据此提供了可实施的工业化方案。

所述缩醛主要来源于醇的生产与存储过程，具体形成机理如下：

缩醛中含有的一个氧-碳-氧结构，作为双齿配体可与催化剂中的阳离子配位或相互作用从而减弱催化剂的催化活性。尤其是当所述的醇含有羟基与伯碳相连时，上述缩醛结构存在一个活性氢(见下式)，该活性氢呈一定酸性，能进一步抑制催化作用。