CN1283631C - 异佛尔酮二异氰酸酯三聚体复合物的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)三聚体复合物的制备方法，在惰性气体的保护下，将异佛尔酮二异氰酸酯单体搅拌并加热，加入催化剂异辛酸铅进行保温反应，再加入阻聚剂对甲苯磺酰氯，继续搅拌反应，降至室温，抽滤除去残留催化剂，得到异佛尔酮二异氰酸酯三聚体复合物；本发明具有产物为无色或浅色透明液体，蒸汽压较低，不含溶剂，粘度低，使用便捷，应用范围广泛，综合性能好，对环境无污染等优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种异佛尔酮二异氰酸酯三聚体复合物的制备方法。
背景技术
多异氰酸酯三聚体是具有异氰脲酸酯(isocyanurate)结构的三异氰酸酯，由于三聚体中异氰脲酸酯六元环的强烈吸电子效应，造成分子中NCO基团中C-N键的电位差增加，反应性增加，与羟基可以迅速地交联固化成膜，成膜的交联度大、硬度高、附着性好。三聚体结构中有三个反应性官能团，不仅为聚氨酯合成提供了支化和交联中心，而且为耐热和阻燃材料的合成提供了新的路径。近年来，国外三聚体的应用领域日益扩大，在弹性体、涂料、胶粘剂、密封胶、泡沫塑料等领域得到了广泛应用。典型的产品有：Bayer的Desmodur-1L、desmodur-3390等。
国内对三聚多异氰酸酯的研究较少，主要研究甲苯二异氰酸酯(TDI)的衍生物和三聚体，TDI的衍生物和三聚体的反应活性很强，是优良的交联剂和固化剂，但存在耐候性差且光照后易于黄变的缺陷，限制了其在高档弹性体、涂料等领域的应用。
对异佛尔酮二异氰酸酯三聚体的合成也有文献报道(注文献为《合成橡胶工业》2002年第1期第12～15页，文章名称为：异佛尔酮二异氰酸酯三聚体的合成)，但制备的是异氰酸根质量百分含量较低的纯三元聚合体的固体，实际应用时，必须添加有机溶剂使其溶解后，才可使用。由于溶剂选择的局限性，造成适用范围的局限性。而且，溶剂的添加，会影响最终产品的性能。此外，有机溶剂(如甲苯)的添加，还可造成对环境的污染。
而采用醋酸钾为反应催化剂，用量较大(不小于2.8％)，反应时间较长，且会造成产物最终颜色的加深。
发明内容
本发明提供一种异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)三聚体复合物的制备方法，该方法制得的异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)三聚体复合物包含有异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)三聚体和异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)单体，产物为无色或浅色透明液体，蒸汽压较低，不含溶剂，粘度低，使用便捷，应用范围广泛，综合性能好，对环境无污染。
本发明采用如下技术方案：
一种异佛尔酮二异氰酸酯三聚体复合物的制备方法，在惰性气体的保护下，将反应物异佛尔酮二异氰酸酯单体搅拌并加热至40-100℃，加入相对于反应物单体质量0.05-2％的催化剂异辛酸铅进行保温反应，当异氰酸根质量百分含量降至20-24％，反应时间为10～36小时时，加入相对于反应物单体质量0.01％-0.1％的阻聚剂对甲苯磺酰氯，继续搅拌反应0.5-2h，降温至室温，抽滤除去残留催化剂，得到的无色或浅色透明液体即为异佛尔酮二异氰酸酯三聚体复合物。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
1.本发明中IPDI的三聚反应是不可逆的，反应式如下：
反应产物中包含有异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)三聚体和异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)单体，其中三聚体稳定，不发生分解。
2.本发明采用凝胶色谱(GPC)法对异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)三聚体复合物中IPDI三聚体的相对分子量分析，结果为660，与理论值666相符合。
3.本发明中，在异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)三聚体复合物中，由于IPDI分子中没有C＝C双键，用作固化剂时具有优异的耐候性、耐热性，产品无黄变，在150-200℃的高温下仍具有很好的稳定性。
4.本发明中异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)三聚体复合物的溶解性好，可与大多数树脂相溶，粘度低，应用范围广泛。
5.本发明中异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)三聚体复合物为无色或浅色透明液体，蒸汽压较低，不含溶剂，无需溶解或溶剂即可直接使用，使用便捷，综合性能好，不造成对环境的污染。
6.本发明采用异辛酸铅作为催化剂，用量少，反应时间短，较铋盐类催化剂成本低，较醋酸钾、醋酸铅类催化剂催化效率好，综合性价比高。
附图说明
图1是异佛尔酮二异氰酸酯三聚体复合物的红外光谱(IR)图。
图2是异佛尔酮二异氰酸酯三聚体的凝胶色谱(GPC)图。
具体实施方式
以下通过实施例进一步说明本发明：
凝胶色谱(GPC)分析PE公司PE series 200凝胶色谱仪，样品用四氢呋喃溶解后测定。
红外光谱(IR)分析Nicolet公司傅立叶红外光谱仪FIR-750，将样品溶于四氢呋喃，涂于溴化钾盐片上，在红外灯下照射，使四氢呋喃完全挥发后测定。
NCO质量百分含量分析根据GB12009.4-89，采用二正丁胺-溴甲酚绿法测定。
实施例1
在装有搅拌器、温度计和回流冷凝管的干燥三口烧瓶中加入IPDI单体60g，通N2保护，将异佛尔酮二异氰酸酯单体搅拌并加热至40℃，加入1.2g的异辛酸铅，保温反应36小时，当异氰酸根质量百分含量降至24％时，加入0.06对甲苯磺酰氯，继续搅拌反应0.5-2h，降温至室温，抽滤除去残留催化剂，得到的无色或浅色透明液体即为异佛尔酮二异氰酸酯三聚体复合物。
实施例2
在装有搅拌器、温度计和回流冷凝管的干燥三口烧瓶中加入IPDI单体30g，通N2保护，搅拌下加热升温到60℃。随即加入0.3g异辛酸铅，保温反应16小时，当NCO质量百分含量降至22％时，加入阻聚剂，继续搅拌反应1h，降温，除去残留催化剂，得到粘度为10000mPa.s无色透明液体。
实施例3
在装有搅拌器、温度计和回流冷凝管的干燥三口烧瓶中加入IPDI单体30g，通N2保护，搅拌下加热升温到90℃。随即加入0.015g异辛酸铅，保温反应10小时，当NCO质量百分含量降至22％时，加入阻聚剂，继续搅拌反应30min，降温，除去残留催化剂，得到粘度为12000mPa.s浅黄色透明液体。
实施例4
在装有搅拌器、温度计和回流冷凝管的干燥三口烧瓶中加入IPDI单体150g，通N2保护，搅拌下加热升温到70℃。随即加入0.45g异辛酸铅催化剂，保温反应12小时，当NCO质量百分含量降至23％左右时，加入阻聚剂，继续搅拌反应30min，降温，除去残留催化剂，得到粘度为12000mPa.s浅黄色透明液体。
实施例5
异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)三聚体复合物，是由异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)三聚体和异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)单体所组成，含有的异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)三聚体和异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)单体的质量比为：9.0∶1.0。
实施例6
一种异佛尔酮二异氰酸酯三聚体复合物的制备方法，在惰性气体的保护下，将反应物异佛尔酮二异氰酸酯单体搅拌并加热至40-100℃，加入相对于反应物单体质量0.05-2％的催化剂异辛酸铅进行保温反应，本实施例可选择加热至40℃，加入相对于反应物单体质量0.05％的催化剂异辛酸铅进行保温反应；也可选择加热至100℃，加入相对于反应物单体质量2％的催化剂异辛酸铅进行保温反应；还可以选择加热至62℃，加入相对于反应物单体质量0.76％的催化剂异辛酸铅进行保温反应；或者，加热至89℃，加入相对于反应物单体质量1.2％的催化剂异辛酸铅进行保温反应，当异氰酸根质量百分含量降至20-24％，反应时间为10～36小时时，加入相对于反应物单体质量0.01％-0.1％的阻聚剂对甲苯磺酰氯，例如：阻聚剂对甲苯磺酰氯的加入量可为反应物单体质量的0.01％、0.1％、0.34％或0.82％，继续搅拌反应0.5-2h，降温至室温，抽滤除去残留催化剂，得到的无色或浅色透明液体即为异佛尔酮二异氰酸酯三聚体复合物，上述催化剂异辛酸铅的用量最佳范围为相对于反应物单体质量加入量的0.1-1.0％。由本发明制得的产物为含有异佛尔酮二异氰酸酯三聚体和异佛尔酮二异氰酸酯单体的多元复合物。
Claims (3)
1、一种异佛尔酮二异氰酸酯三聚体复合物的制备方法，其特征在于在惰性气体的保护下，将反应物异佛尔酮二异氰酸酯单体搅拌并加热至40-100℃，加入相对于反应物单体质量0.05-2％的催化剂异辛酸铅进行保温反应，当异氰酸根质量百分含量降至20-24％，反应时间为10～36小时时，加入相对于反应物单体质量0.01％-0.1％的阻聚剂对甲苯磺酰氯，继续搅拌反应0.5-2h，降温至室温，抽滤除去残留催化剂，得到的无色或浅色透明液体即为异佛尔酮二异氰酸酯三聚体复合物。
2、根据权利要求1所述的异佛尔酮二异氰酸酯三聚体复合物的制备方法，其特征在于催化剂异辛酸铅的用量为相对于反应物单体质量加入量的0.1-1.0％。
3.根据权利要求1所述的异佛尔酮二异氰酸酯三聚体复合物的制备方法，其特征在于产物为含有异佛尔酮二异氰酸酯三聚体和异佛尔酮二异氰酸酯单体的多元复合物。
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