CN117736119A - 一种基于甲苯二异氰酸酯的封闭型聚氨酯树脂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于甲苯二异氰酸酯的封闭型聚氨酯树脂,它由下列质量百分比的原料制成:39‑41%的甲苯二异氰酸酯、1‑2%的长分子单醇、0.3‑0.5%的三聚催化剂、0.3‑0.5%的终止剂、4‑6%无水乙醇、1‑3%无水甲醇、28‑30%的醋酸乙酯、21‑23%的丁酮组成。本发明通过大量实验筛选出最佳的原料组成,特别是在三聚前期采用长分子单醇改性后,再配合甲醇、乙醇封闭作用下,采用加成聚合法合成封闭型聚氨酯树脂,制备得到的树脂在干性、硬度、耐水性,光泽、相容性、储存等方面均具有优异的表现,取得了很好的综合性能。本发明提供的制备方法,工艺稳定,容易操作,重现性好。
Description
技术领域
本发明涉及所述的一种芳香族异氰酸酯,具有光泽好,干性好,硬度大,储存稳定性优,工艺容易控制的封闭型聚氨酯三聚体树脂及其制备方法。
背景技术
聚氨酯固化剂三聚体由于含有异氰酸酯基团,可以和含活性氢的树脂在高温或常温下交联反应。在很多场合需要将两者混合,希望常温下不发生交联反应,能常温长时间储存,后期而是通过高温烘烤,再使两者交联反应,得到较好性能的漆膜。
因此,很有必要开发一种将异氰酸酯基封闭,可以常温与含活性氢的树脂混后能合稳定储存的聚氨酯树脂。
发明内容
发明目的:开发一种封闭型聚氨酯三聚体,可以常温与含活性氢的树脂稳定储存的聚氨酯树脂及其制备方法。
技术方案:为实现以上目的,本发明采用如下技术方案:
一种封闭型聚氨酯三聚体树脂,它由下列质量百分比的原料制成:39-41%的甲苯二异氰酸酯、1-2%的长分子单醇、0.3-0.5%的三聚催化剂、0.3-0.5%的终止剂、4-6%无水乙醇、1-3%无水甲醇、28-30%的醋酸乙酯、21-23%的丁酮。
作为优选方案,以上所述的一种封闭型聚氨酯三聚体树脂,所述的甲苯二异氰酸酯为80/20型号甲苯二异氰酸酯,采用上海巴斯夫的T80甲苯二异氰酸酯。
作为优选方案,以上所述的长链单醇为十六醇、十四醇、十二醇中的一种或两种混合物。
作为优选方案,以上所述的一种甲苯二异氰酸酯的封闭型聚氨酯树脂,所述的三聚催化剂为2,4,6-三(二甲胺基甲基)苯酚。
作为优选方案,以上所述的一种甲苯二异氰酸酯的封闭型聚氨酯树脂,所述的终止剂为分析纯磷酸或苯甲酸。
作为优选方案,以上所述的一种甲苯二异氰酸酯的封闭型聚氨酯树脂,所述丁酮为含量99.5%以上,水分小于0.2%的产品。
所述醋酸乙酯为含量99.5%以上,水分小于0.2%的产品。
本发明所述的一种封闭型聚氨酯三聚体树脂的制备方法,包括以下步骤:
1)先将反应釜洗净烘干,准备投料;
2)常温下将39-41%的甲苯二异氰酸酯、1-2%的长分子单醇、0.3-0.5%的三聚催化剂,28-30%的醋酸乙酯,使物料混合均匀;
3)通过蒸汽和冷却循环水,控制65-70℃恒温反应,反应2个小时后,观察釜内树脂粘度上升状况,适时取样检测异氰酸酯基含量,直至下降至目标值8-9%;
4)达到中控异氰酸酯基含量8.5%左右后,投入0.3-0.5%终止剂,在65-70℃之间反应30分钟;
5)终止反应30分钟后开始依次中投入质量百分比21-23%的丁酮的部分,4-6%无水乙醇,1-3%无水甲醇,通过蒸汽和冷却循环水,控制65-70℃恒温反应;
6)反应2小时后,同样观察釜内树脂粘度上升状况,适时取样检测异氰酸酯基含量,直至下降至目标值0.2%以下;
7)异氰酸酯基含量,达到目标值0.2%以下后,打入剩余丁酮,中控其他指标,得到一款固含在50%左右的封闭型聚氨酯三聚体树脂。
有益效果:本发明通过大量实验筛选,采用长链单醇改性,可以制得的三聚体在搭配使用时具有更好的树脂相容性,并且所制得的漆膜有更高的光泽,且硬度、附着力和柔韧性等综合性能优。
本发明采用甲醇和乙醇作为异氰酸酯封闭剂,是因为甲醇和乙醇具有较好的封闭效果,能在高温解封释放异氰酸酯基团。
本发明提供的制备方法,工艺稳定,容易操作,重现性好。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述,实施例中未注明具体条件者,按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者,均为可以通过市购获得的常规产品。
实施例1
1、一种封闭型聚氨酯三聚体树脂,它是按以下表1的质量百分比原料制成:
表1
2、封闭型聚氨酯三聚体树脂的制备方法包括以下操作步骤:
1)先将反应釜洗净烘干,准备投料;
2)常温下将40%的甲苯二异氰酸酯、0.3%的三聚催化剂2,4,6-三(二甲胺基甲基)苯酚,31%的醋酸乙酯,使物料混合均匀;
3)通过蒸汽和冷却循环水,控制65-70℃恒温反应2个小时后,观察釜内树脂粘度上升状况,适时取样检测异氰酸酯基含量,直至下降至目标值8.5%左右;
4)达到中控异氰酸酯基含量为8.5%后,投入0.3%终止剂磷酸,在65-70℃之间反应30分钟;
5)终止反应30分钟后开始依次中投入质量百分比10%的丁酮,5%无水乙醇,2%无水甲醇,通过蒸汽和冷却循环水,控制65-70℃恒温反应;
6)反应2小时后,同样观察釜内树脂粘度上升状况,适时取样检测异氰酸酯基含量,直至下降至目标值0.2%以下;
7)异氰酸酯基含量达到0.2%以下后,加入剩余丁酮,中控其他指标,得到封闭型聚氨酯三聚体树脂。
实施例2
1、一种封闭型聚氨酯三聚体树脂,它是按以下表2的质量百分比原料制成:
表2
2、一种封闭型聚氨酯三聚体树脂的制备方法,包括以下操作步骤:
1)先将反应釜洗净烘干,准备投料;
2)常温下将40%的甲苯二异氰酸酯、2%的十二醇、0.3%的三聚催化剂2,4,6-三(二甲胺基甲基)苯酚,29%的醋酸乙酯,使物料混合均匀;
3)通过蒸汽和冷却循环水,控制65-70℃恒温反应,反应2个小时后,观察釜内树脂粘度上升状况,适时取样检测异氰酸酯基含量,直至下降至8.5%左右;
4)达到中控异氰酸酯基含量8.5%后,投入0.3%终止剂磷酸,在65-70℃之间反应30分钟;
5)终止反应30分钟后开始依次中投入质量百分比10%的丁酮,5%无水乙醇,2%无水甲醇,通过蒸汽和冷却循环水,控制65-70℃恒温反应;
6)反应2小时后,同样观察釜内树脂粘度上升状况,适时取样检测异氰酸酯基含量,直至下降至目标值0.2%以下;
7)异氰酸酯基含量达到0.2%以下后,打入剩余丁酮,中控其它指标,得到封闭型聚氨酯三聚体树脂。
实施例3
1、一种封闭型聚氨酯三聚体树脂,它是按以下表3的质量百分比原料制成:
表3
2、一种封闭型聚氨酯三聚体树脂的制备方法,包括以下操作步骤:
1)先将反应釜洗净烘干,准备投料;
2)常温下将40%的甲苯二异氰酸酯、1%的十二醇、1%的十六醇、0.3%的三聚催化剂2,4,6-三(二甲胺基甲基)苯酚,29%的醋酸乙酯,使物料混合均匀;
3)通过蒸汽和冷却循环水,控制65-70℃恒温反应,反应2个小时后,观察釜内树脂粘度上升状况,适时取样检测异氰酸酯基含量,直至下降至8.5%左右;
4)达到中控异氰酸酯基含量8.5%后,投入0.3%终止剂磷酸,在65-70℃之间反应30分钟;
5)终止反应30分钟后开始依次中投入质量百分比10%的丁酮的部分,5%无水乙醇,2%无水甲醇,通过蒸汽和冷却循环水,控制65-70℃恒温反应;
6)反应2小时后,同样观察釜内树脂粘度上升状况,适时取样检测异氰酸酯基含量,直至下降至0.2%以下;
7)异氰酸酯基含量,达到目标值0.2%以下后,打入剩余丁酮,中控其他指标,得到封闭型聚氨酯三聚体树脂。
实施例4
1、一种聚氨酯三聚体树脂,它是按以下表4的质量百分比原料制成:
表4
2、一种聚氨酯三聚体树脂的制备方法,包括以下操作步骤:
1)先将反应釜洗净烘干,准备投料;
2)常温下将49.4%的甲苯二异氰酸酯、0.3%的三聚催化剂2,4,6-三(二甲胺基甲基)苯酚,50%的醋酸乙酯,使物料混合均匀;
3)通过蒸汽和冷却循环水,控制65-70℃恒温反应,反应2个小时后,观察釜内树脂粘度上升状况,适时取样检测异氰酸酯基含量,直至下降至8.5%左右;
4)达到中控异氰酸酯基含量8.5%后,投入0.3%终止剂磷酸,在65-70℃之间继续终止反应30分钟;
5)终止反应30分钟后,中控其他指标,合格后即得到一款聚氨酯三聚体树脂。
实施例5性能检测
1、对实施例1~4制备得到的树脂成品进行相关性能检测,性能指标检测如下表5:
表5聚氨酯三聚体树脂成品指标检测结果
2、按以下表6配方配成4份清漆:
表6油漆配方
3、清漆检测
按GB1727-1992在马口铁板上喷涂,25℃恒温恒湿室内静置10分钟,进入恒温电热干燥箱180℃烘烤30分钟,进行性能检测如下表7。
表7各清漆的性能检测结果
以上实施例1~4对比实验结果表明,未采用封闭的实例4储存无法共存;而实例1未采用长分子单醇改性的在光泽、硬度、耐水、附着力都较差;实例3用十二醇和十六醇搭配比实施例2单一的十六醇的光泽更高。本发明通过大量实验筛选,特别是在三聚前期采用长分子单醇改性后,再配合甲醇、乙醇封闭作用下,采用加成聚合法合成封闭型聚氨酯树脂,制备得到的树脂在干性、硬度、耐水性,光泽、相容性、储存等方面均具有优异的表现,取得了很好的综合性能。本发明提供的制备方法,工艺稳定,容易操作,重现性好。
Claims (7)
1.一种基于甲苯二异氰酸酯的封闭型聚氨酯树脂,它由下列质量百分比的原料制成:39-41%的甲苯二异氰酸酯、1-2%的长分子单醇、0.3-0.5%的三聚催化剂、0.3-0.5%的终止剂、4-6%无水乙醇、1-3%无水甲醇、28-30%的醋酸乙酯、21-23%的丁酮。
2.根据权利要求1所述的一种甲苯二异氰酸酯的封闭型聚氨酯树脂,其特征在于,所述的甲苯二异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯80/20,含量99.5%以上。
3.根据权利要求1所述的一种甲苯二异氰酸酯的封闭型聚氨酯树脂,其特征在于,所述的长链单醇为十六醇、十四醇、十二醇中的一种或两种混合物。
4.根据权利要求1所述的一种甲苯二异氰酸酯的封闭型聚氨酯树脂,其特征在于,所述的三聚催化剂为2,4,6-三(二甲胺基甲基)苯酚。
5.根据权利要求1所述的一种甲苯二异氰酸酯的封闭型聚氨酯树脂,所述的终止剂为分析纯磷酸或苯甲酸。
6.权利要求1~5任一项所述的甲苯二异氰酸酯的封闭型聚氨酯树脂的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
1)先将反应釜洗净烘干,准备投料;
2)常温下按质量百分比,将甲苯二异氰酸酯、长分子单醇、三聚催化剂和醋酸乙酯混合均匀;
3)通过蒸汽和冷却循环水,恒温反应,观察釜内树脂粘度上升状况,适时取样检测异氰酸酯基含量,直至下降至目标值;
4)达到中控异氰酸酯基含量后,投入终止剂,反应;
5)终止反应后,开始依次向反应釜中投入部分丁酮、无水乙醇和无水甲醇,通过蒸汽和冷却循环水,恒温反应;
6)反应后,同样观察釜内树脂粘度上升状况,适时取样检测异氰酸酯基含量,直至下降至目标值以下;
7)异氰酸酯基含量,达到目标值以下后,打入剩余丁酮,中控其它指标,得到封闭型聚氨酯三聚体树脂。
7.根据权利要求6所述的甲苯二异氰酸酯的封闭型聚氨酯树脂的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
1)先将反应釜洗净烘干,准备投料;
2)常温下按质量百分比,将甲苯二异氰酸酯、长分子单醇、三聚催化剂和醋酸乙酯混合均匀;
3)通过蒸汽和冷却循环水,控制65-75℃恒温反应,观察釜内树脂粘度上升状况,适时取样检测异氰酸酯基含量,直至下降至目标值8.5%左右;
4)达到中控异氰酸酯基含量后,投入终止剂,在65-70℃之间反应;
5)终止反应后,开始依次向反应釜中投入部分丁酮、无水乙醇和无水甲醇,通过蒸汽和冷却循环水,控制65-75℃恒温反应;
6)反应后,同样观察釜内树脂粘度上升状况,适时取样检测异氰酸酯基含量,直至下降至目标值0.2%以下;
7)异氰酸酯基含量,达到目标值0.2%以下后,打入剩余丁酮,中控其它指标,得到封闭型聚氨酯三聚体树脂。
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