CN109824862A - 一种水可分散异氰酸酯固化剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明一种水可分散异氰酸酯固化剂及其制备方法属于异氰酸的衍生物技术领域，解决了水性固化剂活化期短的问题，其组分及用量(重量百分比)为：（1）聚异氰酸酯三聚体（HDI）63‑90%；（2）聚醚胺9‑20%；（3）异辛醇0‑10%；（4）丙二醇甲醚醋酸酯（PMA）0‑30%；（5）二月桂酸二丁基锡0‑0.1%；（6）终止剂0.05‑0.5%。本发明还提供了一种水可分散异氰酸酯固化剂的制备方法，所制备的水性固化剂活化期长，室温24h不会胶化，不会造成管道和喷枪的堵塞，易于清洗。

Description

一种水可分散异氰酸酯固化剂及其制备方法

技术领域

本发明属于异氰酸的衍生物技术领域，特别是涉及一种可用于双组份聚氨酯涂料的水可分散异氰酸酯固化剂。

背景技术

由于环保法规日益严格，树脂的水性化成为一种发展趋势，而普通的多异氰酸酯树脂为亲油性的。因而普通的多异氰酸酯树脂很难分散在水中，从而难以应用于已经水性化的树脂中。因此可水分散聚异氰酸酯的研究成为了近年来的一个热点，可水分散聚异氰酸酯是通过化学反应与亲水化合物的物理混合，对普通多异氰酸酯进行改性，得到一种可水分散的多异氰酸酯，可在水中分散并稳定存在一段时间。

多异氰酸酯是分子中含有异氰酸酯基(NCO)化合物的总称，NCO－基团的活性很高、能与各种含活泼氢的物质如水、醇、胺及酸等反应。因此常用作树脂的交联固化，提高树脂的交联密度，从而达到提高树脂成膜物性能的目的。近年来，随着环保法规的约束和人们对于健康的重视，水性木器涂料获得了快速增长。其中，双组分水性木器涂料由于接近于油性聚氨酯木器涂料的性能而受到了家具厂的广泛欢迎。水性固化剂作为双组分水性木器涂料的组份之一，决定着涂膜的透明度、光泽、硬度、耐化学品等性能。美国专利US20040034162公开了使用环己胺基丙磺酸和环己氨基乙磺酸来制备改性聚异氰酸酯固化剂，取得了巨大成功，磺酸改性的聚异氰酸酯不需要高剪切力就能够在水中均匀分散。但是，该专利得到的水性固化剂活化期短，配成双组分水性木器涂料一般4个小时后会出现凝胶现象。

发明内容

本发明的目的是提供一种水可分散异氰酸酯固化剂及其制备方法，以克服上述专利得到的水性固化剂活化期短的问题。

本发明以亲水性的单官能度聚醚胺作为改性剂，与聚异氰酸酯三聚体固化剂反应得到水性固化剂。

本发明是通过下述技术方案实现的，其组分及用量(重量百分比)为：(1)聚异氰酸酯三聚体(HDI)63-90％；(2)聚醚胺9-20％；(3)异辛醇0-10％；(4)丙二醇甲醚醋酸酯(PMA)0-30％；(5)二月桂酸二丁基锡0-0.1％；(6)终止剂0.05-0.5％。

进一步地，所述聚异氰酸酯三聚体为脂肪族聚异氰酸酯中的一种或其混合物。

进一步地，所述聚醚胺为具有末端伯氨基的醚化合物，所述聚醚胺优选的MW为2000。

进一步地，所述终止剂为磷酸或苯甲酰氯中的一种或两种。

其制备方法包括以下步骤：

⑴依次在反应釜中加入聚异氰酸酯三聚体、聚醚胺，同时开始搅拌及加热，升温至70-72℃，保温2小时后开始测定NCO值；

⑵当NCO值达到19-20后，加入异辛醇、二月桂酸二丁基锡，然后升温至80-82℃，保温2小时后开始测定NCO值；

⑶当NCO值达到19-20后，降温至55℃，将终止剂、丙二醇甲醚醋酸酯加入反应釜，控温55℃，保温30分钟后，降温至45℃以下，过滤出料。

上述步骤⑴-⑶通有氮气保护。

本发明中聚异氰酸酯三聚体(HDI)选自科思创N3300、N3600、N3900中的一种或其混合物。

本发明中聚醚胺可选自Huntsman Performance Products,USA的Jeffamine M^TM产品。

本发明与现有技术相比，具有以下优点：

1、制备方法简单，反应温度在70-82℃，反应时间短；

2、本发明水性固化剂活化期长，室温24h不会胶化，因此在家具厂施工时不会造成管道和喷枪的堵塞，易于清洗。

具体实施方式

实施例1依次在一个装有搅拌装置、温度计和通氮气保护的500mL四口烧瓶中加入200g聚异氰酸酯三聚体(HDI)、18g聚醚胺，同时开始搅拌及加热，升温至70-72℃，保温60-65分钟后，开始测定NCO值，当NCO值达到19.75±0.1％后，加入5g异辛醇、0.001g二月桂酸二丁基锡，升温至80-82℃，保温45分钟；开始测定NCO值，当NCO值达到18.65±0.1％后，加入1g苯甲酰氯、52g丙二醇甲醚醋酸酯(PMA)，控温55℃，保温30分钟，降温至45℃以下，过滤出料。

实施例2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380g聚异氰酸酯三聚体(HDI)、68.4g聚醚胺，同时开始搅拌及加热，升温至70-72℃，保温60-65分钟后，开始测定NCO值，当NCO值达到18.05±0.1％后，加入0.2g磷酸、115g丙二醇甲醚醋酸酯(PMA)，控温55℃，保温30分钟，降温至45℃以下，过滤出料。

在上述实施例中，NCO基团的百分含量采用二正丁胺法检测。

本发明制备的水可分散异氰酸酯固化剂的主要性能指标见下表：

检验项目	实施例1	实施例1
			在容器中的状态	透明，无机械杂质	透明，无机械杂质
粘度(25℃，涂-4)，s	65	70
			固体含量(120±2℃，2h)，％	80.6	80.2
NCO含量，％	15.12	14.32

Claims (7)

1.一种水可分散异氰酸酯固化剂，其特征在于，其组分及重量百分比如下：

2.如权利要求1所述的水可分散异氰酸酯固化剂，所述聚异氰酸酯三聚体为脂肪族聚异氰酸酯中的一种或其混合物。

3.如权利要求1所述的水可分散异氰酸酯固化剂，所述聚醚胺为具有末端伯氨基的醚化合物。

4.如权利要求3所述的水可分散异氰酸酯固化剂，所述聚醚胺的MW为2000。

5.如权利要求1所述的水可分散异氰酸酯固化剂，所述终止剂为磷酸或苯甲酰氯中的一种或两种。

6.一种水可分散异氰酸酯固化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

⑴依次在反应釜中加入聚异氰酸酯三聚体、聚醚胺，同时开始搅拌及加热，升温至70-72℃，保温2小时后开始测定NCO值；

⑵当NCO值达到19-20后，加入异辛醇、二月桂酸二丁基锡，然后升温至80-82℃，保温2小时后开始测定NCO值；

⑶当NCO值达到19-20后，降温至55℃，将终止剂、丙二醇甲醚醋酸酯加入反应釜，控温55℃，保温30分钟后，降温至45℃以下，过滤出料。

7.如权利要求6所述的水可分散异氰酸酯固化剂的制备方法，所述步骤⑴-⑶通有氮气保护。