[发明专利]一种二异氰酸酯三聚体的制备方法

说明书

本发明公开了一种二异氰酸酯三聚体的制备方法，该制备方法包括：以二异氰酸酯单体为原料，在超临界二氧化碳中、在催化剂作用下发生聚合反应，生成二异氰酸酯三聚体，催化剂包含有机胍盐离子液体，通过控制聚合反应在反应温度为35‑50℃、反应压力为7.3‑15MPa下进行，使超临界二氧化碳能够分别溶解有机胍盐离子液体、二异氰酸酯单体，生成的二异氰酸酯三聚体能够从超临界二氧化碳中析出；该方法不仅能够稳定地获得较好的收率和纯度，而且所用物料利用率高，整个工艺操作相对简单，无需采用复杂且高能耗的后处理工艺，降低了生产成本。

技术领域

本发明涉及合成技术领域，具体涉及一种二异氰酸酯三聚体的制备方法。

背景技术

二异氰酸酯需求量大，例如六亚甲基二异氰酸酯是脂肪族二异氰酸酯中最重要的种类，约占脂肪族二异氰酸酯总需求量的60％。但是六亚甲基二异氰酸酯的挥发性和毒性较大，大部分六亚甲基二异氰酸酯单体被进一步加工成六亚甲基二异氰酸酯多聚体。其中，六亚甲基二异氰酸酯三聚体的异氰脲酸酯环的结构稳定，在高温下不易分解，因此它具有热稳定性好、耐磨性好、耐腐蚀性好等优点，常作为聚氨酯固化剂被广泛用于家具、汽车工业、航空工业和体育器材等领域中。

目前，通常是使二异氰酸酯单体在催化剂作用下发生聚合生成二异氰酸酯三聚体，但是在此过程中，并不仅仅只有二异氰酸酯三聚体产生，同样还会有五聚体、七聚体等含有异氰脲酸酯环的副产物，使得二异氰酸酯三聚体的产率以及纯度较难以控制。例如CN110204503A公开的合成六亚甲基二异氰酸酯三聚体的制备方法，该专利采用六亚甲基二异氰酸酯为原料、季铵碱作催化剂经聚合、阻聚后得到六亚甲基二异氰酸酯三聚体产品。该方法获得的反应液中六亚甲基二异氰酸酯三聚体含量最高只能达到65％左右，五聚体、七聚体含量接近30％，可见六亚甲基二异氰酸酯单体发生了过聚现象，六亚甲基二异氰酸酯三聚体收率不理想，且生成的六亚甲基二异氰酸酯三聚体为黄色，不符合产品铂钴色度值小于40的指标；又如CN105566239A公开的合成二异氰酸酯三聚体工艺，以脂肪族二异氰酸酯单体为原料，在氮气保护下加入反应器中，在-NCO值在40％-45％时即加入终止剂终止反应，反应液利用短程蒸发器二次蒸馏分离二异氰酸酯单体。该方法工艺简单，虽然在一定程度上避免了五聚体、七聚体等多聚体的生成，但是-NCO终止点较早，原料利用率较低，能耗较大，收率较低。

此外，CN114262302A公开了一种合成二异氰酸酯三聚体的方法，该方法采用了负载型离子液体作为催化剂催化二异氰酸酯聚合制备三聚体，负载型离子液体中，载体为硅基介孔材料，离子液体为有机胍盐离子液体，有机胍盐离子液体化学键合于载体上。该方法采用的负载型离子液体催化剂虽然对三聚体的选择性较好，三聚体的收率获得了提高，但是，一方面，其采用的催化剂制备繁琐，成本相对较高，另一方面，该方法不仅需要添加反应终止剂，引入了新的杂质，而且还需要采用多级薄膜在100℃以上的高温下蒸馏才能获得较高纯度的三聚体产品，能耗高。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的一个或多个不足，提供一种改进的二异氰酸酯三聚体的制备方法，该方法不仅能够稳定地获得较好的收率和纯度，而且产物易分离提纯，操作相对简单，所用物料利用率高。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种二异氰酸酯三聚体的制备方法，该制备方法包括：以二异氰酸酯单体为原料，在催化剂作用下发生聚合反应，生成二异氰酸酯三聚体，所述催化剂包含有机胍盐离子液体；

该制备方法还包括使所述聚合反应在超临界二氧化碳中进行，通过控制所述聚合反应在反应温度为35-50℃、反应压力为7.3-15MPa下进行，使所述超临界二氧化碳能够分别溶解所述有机胍盐离子液体、所述二异氰酸酯单体，生成的二异氰酸酯三聚体能够从所述超临界二氧化碳中析出。

根据本发明的一些优选方面，所述反应温度为35-45℃。在本发明的一些实施方式中，所述反应温度为35-40℃。在本发明的一些实施方式中，所述反应温度为40-45℃。