CN112266338A - 环保型水性异氰酸酯的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了环保型水性异氰酸酯的制备方法。步骤如下：称取N‑N’‑二羟乙基乙二胺，用蒸馏水溶解，缓慢滴加氯乙酸钠溶液；搅拌，用氢氧化钠溶液调节反应液pH；反应结束后用浓盐酸调节pH，减压除水，以无水乙醇反复萃取，减压除去乙醇得组分A；取组分A，用水溶解，加入氯仿，边搅拌边向其中滴加硬酯酰氯继续反应；用稀盐酸溶液调节pH值，过滤，烘干后再用氢氧化钠中和即得功能组分B；将功能组分B和N‑甲基吡咯烷酮的混合液加入至1，6‑己二异氰酸酯三聚体中乳化分散；搅拌反应，即得环保型水性异氰酸酯。本发明的环保型水性异氰酸酯的制备方法，具有方法简单、易规模化生产，同时无污染，环保性佳，且具有良好的水分散性。

Description

环保型水性异氰酸酯的制备方法
技术领域
本发明涉及新材料领域，具体涉及环保型水性异氰酸酯的制备方法。
背景技术
异氰酸酯是一类含有一个或多个异氰酸酯基团的化合物，包括脂肪族异氰酸酯、芳香族异氰酸酯、不饱和异氰酸酯、卤代异氰酸酯、硫代异氰酸酯、含磷异氰酸酯、无机异氰酸酯及封闭异氰酸酯等。由于其含有高度不饱和的异氰酸酯基团，使其具有很高的化学活性，能与多种物质发生重要的化学反应，因而广泛应用于聚氨酯、聚氨酯脲和聚脲、高分子改性、有机合成试剂、农业、医学等领域。
而随着聚氨酯工业的高速发展，异氰酸酯作为聚氨酯树脂合成的最重要原料，对它的研究和开发日益广泛、深入、系统。近年来，国内涉及异氰酸酯和聚氨酯及其相关领域的研究人员越来越多，同时，随着人们环保意识的增强，绿色环保型水性树脂越来越受到人们的亲睐，水性异氰酸酯是制备聚氨酯胶黏剂的重要组成部分，因此对其进行研究具有重要的意义。
发明内容
要解决的技术问题：本发明的目的是提供环保型水性异氰酸酯的制备方法，具有方法简单、易规模化生产，同时无污染，环保性佳，且具有良好的水分散性。
技术方案：环保型水性异氰酸酯的制备方法，包括以下步骤：
(1)称取7.41g N-N’-二羟乙基乙二胺，用50mL蒸馏水溶解，缓慢滴加氯乙酸钠溶液1h；
(2)在15～20℃下继续搅拌24h，每隔0.5h用30％氢氧化钠溶液调节反应液pH至9.0～11.0；
(3)反应结束后用浓盐酸调节pH至3.0～4.0，减压除水，以无水乙醇反复萃取，减压除去乙醇得组分A；
(4)取4g组分A，用50mL水溶解，加入100mL氯仿，边搅拌边向其中滴加硬酯酰氯，在温度20℃、pH9.0～10.0下滴加1h，继续反应3～5h；
(5)用稀盐酸溶液调节pH值至2.0～3.0，过滤，烘干后再用氢氧化钠中和即得功能组分B；
(6)将5.0～10.0g功能组分B和10-20mL N-甲基吡咯烷酮的混合液加入至100g 1，6-己二异氰酸酯三聚体中乳化分散；
(7)在60℃下搅拌反应2h，即得环保型水性异氰酸酯。
进一步的，所述N-N’-二羟乙基乙二胺和氯乙酸钠的质量比为1:2～3。
进一步的，所述组分A和硬酯酰氯的质量比为1:2～3。
进一步的，所述步骤(4)中pH9.0～10.0通过氢氧化钠溶液来进行调节。
上述的环保型水性异氰酸酯的制备方法所制备的环保型水性异氰酸酯在聚氨酯合成中的应用。
有益效果：
1、本发明方法制备方法简单，易规模化生产。
2、本发明方法无污染，环保性佳。
3、本发明的环保型水性异氰酸酯的粒径主要分布在100nm左右，因此具有良好的水分散性。
附图说明
图1为实施例3中异氰酸酯的粒径分布。
具体实施方式
实施例1
环保型水性异氰酸酯的制备方法，包括以下步骤：
(1)称取7.41g N-N’-二羟乙基乙二胺，用50mL蒸馏水溶解，缓慢滴加氯乙酸钠溶液1h，其中，N-N’-二羟乙基乙二胺和氯乙酸钠的质量比为1:2；
(2)在15℃下继续搅拌24h，每隔0.5h用30％氢氧化钠溶液调节反应液pH至9.0；
(3)反应结束后用浓盐酸调节pH至3.0，减压除水，以无水乙醇反复萃取，减压除去乙醇得组分A；
(4)取4g组分A，用50mL水溶解，加入100mL氯仿，边搅拌边向其中滴加硬酯酰氯，在温度20℃、pH9.0下滴加1h，继续反应3h，其中，组分A和硬酯酰氯的质量比为1:2；
(5)用稀盐酸溶液调节pH值至2.0，过滤，烘干后再用氢氧化钠中和即得功能组分B；
(6)将5.0g功能组分B和10mL N-甲基吡咯烷酮的混合液加入至100g 1，6-己二异氰酸酯三聚体中乳化分散；
(7)在60℃下搅拌反应2h，即得环保型水性异氰酸酯。
实施例2
环保型水性异氰酸酯的制备方法，包括以下步骤：
(1)称取7.41g N-N’-二羟乙基乙二胺，用50mL蒸馏水溶解，缓慢滴加氯乙酸钠溶液1h，其中，N-N’-二羟乙基乙二胺和氯乙酸钠的质量比为1:2.5；
(2)在17℃下继续搅拌24h，每隔0.5h用30％氢氧化钠溶液调节反应液pH至9.5；
(3)反应结束后用浓盐酸调节pH至3.5，减压除水，以无水乙醇反复萃取，减压除去乙醇得组分A；
(4)取4g组分A，用50mL水溶解，加入100mL氯仿，边搅拌边向其中滴加硬酯酰氯，在温度20℃、pH9.5下滴加1h，继续反应3.5h，其中，组分A和硬酯酰氯的质量比为1:2.5；
(5)用稀盐酸溶液调节pH值至2.5，过滤，烘干后再用氢氧化钠中和即得功能组分B；
(6)将6.0g功能组分B和12mL N-甲基吡咯烷酮的混合液加入至100g 1，6-己二异氰酸酯三聚体中乳化分散；
(7)在60℃下搅拌反应2h，即得环保型水性异氰酸酯。
实施例3
环保型水性异氰酸酯的制备方法，包括以下步骤：
(1)称取7.41g N-N’-二羟乙基乙二胺，用50mL蒸馏水溶解，缓慢滴加氯乙酸钠溶液1h，其中，N-N’-二羟乙基乙二胺和氯乙酸钠的质量比为1:2.5；
(2)在17℃下继续搅拌24h，每隔0.5h用30％氢氧化钠溶液调节反应液pH至10.0；
(3)反应结束后用浓盐酸调节pH至3.5，减压除水，以无水乙醇反复萃取，减压除去乙醇得组分A；
(4)取4g组分A，用50mL水溶解，加入100mL氯仿，边搅拌边向其中滴加硬酯酰氯，在温度20℃、pH9.5下滴加1h，继续反应4h，其中，组分A和硬酯酰氯的质量比为1:2.5；
(5)用稀盐酸溶液调节pH值至2.5，过滤，烘干后再用氢氧化钠中和即得功能组分B；
(6)将8.0g功能组分B和15mL N-甲基吡咯烷酮的混合液加入至100g 1，6-己二异氰酸酯三聚体中乳化分散；
(7)在60℃下搅拌反应2h，即得环保型水性异氰酸酯。
对本实施例环保型水性异氰酸酯进行马尔文粒径测试，结果如图1所示，粒径主要分布在100nm左右。
实施例4
环保型水性异氰酸酯的制备方法，包括以下步骤：
(1)称取7.41g N-N’-二羟乙基乙二胺，用50mL蒸馏水溶解，缓慢滴加氯乙酸钠溶液1h，其中，N-N’-二羟乙基乙二胺和氯乙酸钠的质量比为1:2.5；
(2)在18℃下继续搅拌24h，每隔0.5h用30％氢氧化钠溶液调节反应液pH至10.5；
(3)反应结束后用浓盐酸调节pH至3.5，减压除水，以无水乙醇反复萃取，减压除去乙醇得组分A；
(4)取4g组分A，用50mL水溶解，加入100mL氯仿，边搅拌边向其中滴加硬酯酰氯，在温度20℃、pH9.5下滴加1h，继续反应4.5h，其中，组分A和硬酯酰氯的质量比为1:2.5；
(5)用稀盐酸溶液调节pH值至2.5，过滤，烘干后再用氢氧化钠中和即得功能组分B；
(6)将9.0g功能组分B和15mL N-甲基吡咯烷酮的混合液加入至100g 1，6-己二异氰酸酯三聚体中乳化分散；
(7)在60℃下搅拌反应2h，即得环保型水性异氰酸酯。
实施例5
环保型水性异氰酸酯的制备方法，包括以下步骤：
(1)称取7.41g N-N’-二羟乙基乙二胺，用50mL蒸馏水溶解，缓慢滴加氯乙酸钠溶液1h，其中，N-N’-二羟乙基乙二胺和氯乙酸钠的质量比为1:3；
(2)在20℃下继续搅拌24h，每隔0.5h用30％氢氧化钠溶液调节反应液pH至11.0；
(3)反应结束后用浓盐酸调节pH至4.0，减压除水，以无水乙醇反复萃取，减压除去乙醇得组分A；
(4)取4g组分A，用50mL水溶解，加入100mL氯仿，边搅拌边向其中滴加硬酯酰氯，在温度20℃、pH10.0下滴加1h，继续反应5h，其中，组分A和硬酯酰氯的质量比为1:3；
(5)用稀盐酸溶液调节pH值至3.0，过滤，烘干后再用氢氧化钠中和即得功能组分B；
(6)将10.0g功能组分B和20mL N-甲基吡咯烷酮的混合液加入至100g 1，6-己二异氰酸酯三聚体中乳化分散；
(7)在60℃下搅拌反应2h，即得环保型水性异氰酸酯。

Claims (5)

1.环保型水性异氰酸酯的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)称取7.41g N-N’-二羟乙基乙二胺，用50mL蒸馏水溶解，缓慢滴加氯乙酸钠溶液1h；
(2)在15～20℃下继续搅拌24h，每隔0.5h用30％氢氧化钠溶液调节反应液pH至9.0～11.0；
(3)反应结束后用浓盐酸调节pH至3.0～4.0，减压除水，以无水乙醇反复萃取，减压除去乙醇得组分A；
(4)取4g组分A，用50mL水溶解，加入100mL氯仿，边搅拌边向其中滴加硬酯酰氯，在温度20℃、pH9.0～10.0下滴加1h，继续反应3～5h；
(5)用稀盐酸溶液调节pH值至2.0～3.0，过滤，烘干后再用氢氧化钠中和即得功能组分B；
(6)将5.0～10.0g功能组分B和10-20mL N-甲基吡咯烷酮的混合液加入至100g 1，6-己二异氰酸酯三聚体中乳化分散；
(7)在60℃下搅拌反应2h，即得环保型水性异氰酸酯。
2.根据权利要求1所述的环保型水性异氰酸酯的制备方法，其特征在于，所述N-N’-二羟乙基乙二胺和氯乙酸钠的质量比为1:2～3。
3.根据权利要求1所述的环保型水性异氰酸酯的制备方法，其特征在于，所述组分A和硬酯酰氯的质量比为1:2～3。
4.根据权利要求1所述的环保型水性异氰酸酯的制备方法，其特征在于，所述步骤(4)中pH9.0～10.0通过氢氧化钠溶液来进行调节。
5.根据权利要求1-4任一项所述的环保型水性异氰酸酯的制备方法所制备的环保型水性异氰酸酯在聚氨酯合成中的应用。
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