[发明专利]混合封端型(多)异氰酸酯

说明书

本发明涉及一种封端型(多)异氰酸酯化合物以及它们在涂料生产中的应用。

更具体地说，本发明涉及其中至少一部分异氰酸酯官能团被至少两种受热分解性保护基团封端或保护的(多)异氰酸酯，这类保护基团有时又称作封端基团。

本发明的一个具体发明主题是由带有异氰酸酯基团且可与适当的共反应物，如醇酚、胺、氨基酚或氨基醇，最好是至少部分是二或多官能度的共反应物(其性质可以是单体、低聚物或聚合物)进行反应的单体构成的分子化合物(无论是单体、低聚物或聚合物性质)。

本发明还涉及生产这些新的封端型多异氰酸酯的方法。

本发明的另一个目标是将组合物中的上述封端型多异氰酸酯应用于制备聚合物，尤其是由所述被保护的多异氰酸酯与亲核性共反应物反应得到的缩聚物和网状物。此制备方法常应用于工业用途，如所有类型的涂料，尤其是纺织品、玻璃、纸张、金属和结构材料用涂料，以及涂漆。

将异氰酸酯基团封端(封端有时又称作被封端)的作用，甚至可以说封端的必要性可以解释为在室温条件下异氰酸酯对某些共反应物或对反应性溶剂，或者在乳液或悬浮液情况下对常用的连续载体相如水的活性过高。如此高的活性通常会对异氰酸酯共聚单体的应用带来很大限制，尤其是某些聚氨酯用途，特别是在涂漆中的应用，因为这使其必须分别包装，有时还要分别处理，导致使用起来很不方便。

因此，在所有聚氨酯作为涂料的用途中，最为有利的是有可用的封端型异氰酸酯，使得其中的异氰酸酯基团在室温下对其共反应物无活性，而在高温下仍保持其活性。

这些封端型异氰酸酯单体的好处有几个。首先一点，它们可以提供单一和同一包装的涂料组合物(包括乳液和悬浮液)，其中的异氰酸酯组分是稳定的且对水相对不敏感。其次，它们无需使用异氰酸酯专用的昂贵的无水溶剂，并且封端型异氰酸酯可以在其处于游离状态时可能会变质条件下长期储存而不会变质。

封端型多异氰酸酯还可以降低，甚至消除因存在游离和不稳定异氰酸酯可能会引起中毒的危险。

在这类对活性单体、低聚物或聚合物上的异氰酸酯官能团封端技术方面的改进包括优化反应温度，一般是降低反应温度，即实施解保护反应，从而进行所期望的聚合反应和/或交联反应的温度。

更具体地说，解保护反应的温度应高至足以使其在储存期间没有发生反应的危险性，并且此温度还应低至足以使其容易如期进行缩聚反应。

一般来说，异氰酸酯，尤其是脂族异氰酸酯(即带氮的碳原子具有SP³杂化)的“解封”温度过高，这就意味着研究目标是降低此“解封”温度。

此温度的降低所对映的结果是在能源和生产时间方面将具有重大意义的节省。

还有，应指出的是芳族异氰酸酯所用的封端基一般不能正好用于脂族异氰酸酯，对同一封端基来说，后者的“解封”温度要比芳族异氰酸酯高几十摄氏度。

正在使用的许多封端基中，特别要提出的是三唑类、咪唑类、内酰胺类、羟基含氮化合物、亚硫酸氢钠、异氰酸酯二聚体、酚类、乙酰乙酸酯类和醇类。最广泛使用的一类是二烷基酮肟类，但主要的缺点是对许多用途而言，其解封温度太高。

这些封端剂中，只有解封温度在约80℃到(两位有效数字)200℃((两位有效数字)之间的才能考虑作为封端剂，换句话说，在80℃到200℃温度范围内的辛醇试验中有正响应的才行。

应注意的是由于受多个参数的影响，因而很难系统化地确定某一类。

因此，本发明基本目标之一是提供一些包括被封端官能团的多异氰酸酯，它们能在较低温度下短时间内解离且解离率适合聚合工艺要求。

本发明的第二个目标是提供一些包括被封端官能团的多异氰酸酯，它们在此类用途常用溶剂中可溶。

本发明另一个目标是提供一些包括被封端官能团的新型多异氰酸酯。其毒性很小或无毒

本发明另一个目标是提供一些包括被封端官能团的新型多异氰酸酯，其处理和应用时无危险和问题。

本发明另一个目标是提供包括被封端官能团的低成本新型多异氰酸酯。

本发明另一个目标是提供包括被封端官能团的新型多异氰酸酯，它们能够用来获得满足应用要求的任意交联聚合物(更正确地说是缩聚物)。

事实上，上述目标多少有些相互矛盾。

例如，已知包括含(多)氮杂环类，特别是三唑类封端官能团的多异氰酸酯能很好地满足本发明的第一个目标，但却不能满足第二个目标，因为它在常用溶剂中的溶解性很差。

此外，使用这些化合物特别有利，因为它们的成本很低。