[发明专利]一种低温解封的异氰酸酯固化剂及其制备方法

说明书

本发明涉及一种低温解封的异氰酸酯固化剂及其制备方法，包括如下步骤：(1)搅拌下，在HDI三聚体中加入亚硫酸氢盐，控制反应温度低于60℃，然后保持温度，加入脒类化合物继续反应；(2)最后加入三唑类化合物，控制反应温度低于70℃，待反应完成后获得低温解封的异氰酸酯固化剂；所述亚硫酸氢盐为亚硫酸氢钠、亚硫酸氢钾；所述脒类化合物为甲脒、三氮脒中的一种；所述三唑类化合物为三唑、1,2,4‑三唑‑3‑羧酸中的一种。本发明采用有机、无机两类封闭剂分别与HDI反应形成封闭性异氰酸酯固化剂，制得的异氰酸酯固化剂可在70～85℃的较低温度下完全解封。

技术领域

本发明涉及有机化合成学技术领域，具体涉及一种低温解封的异氰酸酯固化剂及其制备方法。

背景技术

由异氰酸酯合成的聚氨酯树脂被广泛应用在木材、纺织、塑料加工、汽车、建筑、涂料工业等领域。由于累积双键和碳原子两边电负性很大的氮氧原子作用，异氰酸酯基具有较大的反应活性，能与许多含活泼氢的化合物如水、醇、胺、羧酸等反应，这给运输、存储等带来极大的不便。为了便于异氰酸酯的运输和存储，在工业上通过采用封闭剂保护异氰酸酯基团的方法来提高其稳定性。制得的封闭型异氰酸酯，在低温下-NCO与封闭剂反应生成稳定化合物，在高温下可再重新生成异氰酸根用于制备聚氨酯树脂。

鉴于-NCO基团的高反应活性，很多含活泼氢的化合物都可与异氰酸酯反应形成封闭型异氰酸酯，例如：酚类、醇类和仲叔胺类等。然而，这些物质形成的封闭型异氰酸酯解封温度较高，一般在100℃以上，有的甚至高达170℃以上。常见的封闭异氰酸酯需要加热，以便释放出具有活泼性能的–NCO基团，因此对温度较为敏感的材料使用封闭型的固化剂则受到了一定的限制。例如：有的固化剂解封温度达到150℃以上，对于纸张、皮革等蛋白纤维制品在高温下易变形、变质的高分子材料制品则受到限制。

亚硫酸氢盐因含活泼氢常用作异氰酸酯的封闭剂，然而亚硫酸氢盐的用量为异氰酸酯基的3倍以上，解封后处理不当还会残留在产品中而产生副作用(例如应用于胶黏剂时，析出无机盐有可能影响胶粘剂对木材的胶接强度)问题。近年来，环境友好型水性涂料得到较快的发展，在此背景下，开发能在较低温度下解封的异氰酸酯固化剂具有重要的市场价值和科学意义。

发明内容

为了解决现有技术中异氰酸酯固化剂的解封温度较高的技术问题，而提供一种一种低温解封的异氰酸酯固化剂及其制备方法。针对目前异氰酸酯固化剂解封温度较高的现状，本发明采用有机、无机两类封闭剂分别与HDI反应形成封闭性异氰酸酯固化剂，制得的异氰酸酯固化剂可在70～85℃的较低温度下完全解封。

为了达到以上目的，本发明通过以下技术方案实现：

一种低温解封的异氰酸酯固化剂的制备方法，包括如下步骤：

(1)搅拌下，在HDI三聚体中加入亚硫酸氢盐，控制反应温度低于60℃，然后保持温度，加入脒类化合物继续反应；

(2)最后加入三唑类化合物，控制反应温度低于70℃，待反应完成后获得低温解封的异氰酸酯固化剂。

进一步地，所述亚硫酸氢盐为亚硫酸氢钠、亚硫酸氢钾。

进一步地，所述脒类化合物为甲脒、三氮脒中的一种。

进一步地，所述三唑类化合物为三唑、1,2,4-三唑-3-羧酸中的一种。

进一步地，步骤(1)中的反应温度为50～60℃，并在此温度下保温反应2～3h，加入所述脒类化合物后再继续保温反应3～4h。

进一步地，步骤(2)中的反应温度为60～70℃，并在此温度下保温反应4～5h。

进一步地，所述异氰酸酯固化剂中的原材料重量比为：HDI三聚体80％～90％，脒类化合物3％～7％，三唑类化合物3％～7％，亚硫酸氢钠4％～6％。