專利名稱：水可分散多異氰酸酯的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種水可分散多異氰酸酯。
背景技術(shù)：
水性聚氨酯是目前正在推廣的無公害涂覆材料，廣泛用作涂料和膠粘劑。此類聚氨酯可分為單組分和雙組分兩種類型。雙組分水性聚氨酯的一個(gè)組分為含親水單體的，分子鏈端部為羥基或氨基的多官能度聚氨酯預(yù)聚物水分散體，另一組分為水可分散的官能度在2以上的多異氰酸酯。當(dāng)這兩個(gè)組分混合時(shí)，多異氰酸酯上的異氰酸根與聚氨酯預(yù)聚體端部的伯羥基或氨基反應(yīng)，形成交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，從而可克服單組分非交聯(lián)型水性聚氨酯耐水性較差的缺點(diǎn)，并可提高涂覆材料的硬度、力學(xué)強(qiáng)度和附著力。
但是，多異氰酸酯上的異氰酸根可以與水反應(yīng)，一旦接觸水便生成沉淀，使系統(tǒng)破壞，無法應(yīng)用。目前解決多異氰酸酯在水中分散問題的方法有兩種，外乳化法和內(nèi)乳化法。所謂外乳化法是將表面活性劑按一定的比例加到多異氰酸酯中，而后直接分散到水中。所用的表面活性劑可以是離子型和/或非離子型。外乳化法的優(yōu)點(diǎn)是操作簡(jiǎn)單方便，但所得制品的性能欠佳。所謂內(nèi)乳化法是采用含親水鏈段并具有能與異氰酸根(-NCO)反應(yīng)的基團(tuán)的化合物與多異氰酸酯反應(yīng)封閉后者的部分異氰酸根，制成水可分散多異氰酸酯，如Lass等人采用環(huán)氧乙烷聚合生成的單官能度聚醚封閉多異氰酸酯的部分異氰酸根，制備了水可分散多異氰酸酯(US 5,252,696；US 6,426,414)。內(nèi)乳化法對(duì)提高產(chǎn)品性能作出了貢獻(xiàn)，但目前該方法中所采用的封閉劑(單官能度聚醚)的生產(chǎn)需在高壓釜中進(jìn)行，工藝較復(fù)雜、能耗較高。因此，尋找一種生產(chǎn)工藝相對(duì)簡(jiǎn)單、能在常壓下反應(yīng)、能耗較低的封閉劑來生產(chǎn)水可分散多異氰酸酯成為本發(fā)明目標(biāo)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提供一種新型水可分散多異氰酸酯，以此克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足。
技術(shù)方案本發(fā)明所說的水可分散多異氰酸酯，其為由脂肪族或/和芳香族的多異氰酸酯與封閉劑反應(yīng)制得的官能度至少為2的異氰酸酯，或摻有外乳化劑，其特征在于，所說封閉劑為脫羧腰果殼液、二異氰酸酯與聚乙二醇反應(yīng)生成的單羥基封端的兩親性表面活性劑，如(1)所示 式中R為含15個(gè)碳原子的含雙鍵疏水性烴類長(zhǎng)鏈；R1為二異氰酸酯中的烴類或芳香烴鏈段；n值為4～20；所說的脂肪族、芳香族多異氰酸酯為各種二異氰酸酯(如1，6-己二異氰酸酯、異佛爾酮二異氰酸酯、甲苯二異氰酸酯、二苯基甲烷二異氰酸酯等)的三聚體或多聚體，或它們與含至少三個(gè)羥基或氨基的化合物(如三羥甲基丙烷、三聚氰胺)的加成物。
制備本發(fā)明所說的水分散多異氰酸酯的主要步驟是將脂肪族或/和芳香族的多異氰酸酯與封端劑反應(yīng)，封閉多異氰酸酯上的部分異氰酸根，反應(yīng)過程中測(cè)定產(chǎn)物中NCO的含量，當(dāng)NCO的含量降達(dá)所需官能度時(shí)停止反應(yīng)，即得本發(fā)明所說的水可分散多異氰酸酯。此外，將本發(fā)明所說的水可分散多異氰酸酯與由脫羧腰果殼液為原料制得的兩端均無羥基的表面活性劑(作為外乳化劑，其結(jié)構(gòu)如(2)所示)，按重量比為100∶1～5的比例混合，所得制品在水中的分散性及穩(wěn)定性更佳。
式中R，R1和n值與上述相同。
其中所說封閉劑[化合物(1)]和外乳化劑[化合物(2)]的制備均為現(xiàn)有技術(shù)，具體的制備方法可參考(《林產(chǎn)化學(xué)與工藝》vol.21，No.1，p29～33)，在此不再贅述。
本發(fā)明采用原料來源豐富且制備簡(jiǎn)單的封閉劑為內(nèi)乳化劑，并可進(jìn)一步采用外內(nèi)乳化劑制得水可分散多異氰酸酯，克服了現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足。
具體實(shí)施方法下面通過實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步闡述，其目的是為更好理解本發(fā)明內(nèi)容。因此，所舉之例并不限制本發(fā)明的保護(hù)范圍實(shí)施例1(1)多異氰酸酯的合成在裝有溫度計(jì)、攪拌器的四口燒瓶中，在流動(dòng)氮?dú)獾谋Ｗo(hù)下，加入單體1，6-己二異氰酸酯168g，并加入1.6g三聚催化劑，攪拌加熱，控制反應(yīng)溫度為50℃。反應(yīng)過程中體系粘度逐漸增大，取樣測(cè)定-NCO。當(dāng)-NCO含量為初始量的一半時(shí)，終止反應(yīng)，得淡黃色透明液體為式(3)所示的三官能度多異氰酸酯。
(2)封閉劑的合成(a)在裝有溫度計(jì)、攪拌器的四口燒瓶中，在流動(dòng)氮?dú)獾谋Ｗo(hù)下，加入1，6-己二異氰酸酯單體168g，脫羧腰果殼液310g，并加入0.5g二月桂酸二丁基錫催化劑，攪拌加熱，控制反應(yīng)溫度為80℃。反應(yīng)過程中取樣測(cè)定-NCO，當(dāng)-NCO含量接近初始反應(yīng)混合物的一半時(shí)，終止反應(yīng)。
(b)將239g步驟(a)的生成物與400g聚乙二醇-800加入裝有溫度計(jì)、攪拌器、流動(dòng)氮?dú)獗Ｗo(hù)的四口燒瓶中反應(yīng)，溫度控制在80℃。反應(yīng)過程中取樣測(cè)定-NCO，當(dāng)-NCO含量為零時(shí)，終止反應(yīng)，冷卻得到前文所述的可作為封閉劑的兩親性表面活性劑[化合物(1)]。
(3)水可分散多異氰酸酯的制備在裝有溫度計(jì)、攪拌器的四口燒瓶中，在流動(dòng)氮?dú)獾谋Ｗo(hù)下，加入三官能度多異氰酸酯[化合物(3)]168g，再加入426g封閉劑[化合物(1)]，并加入1.0g二月桂酸二丁基錫催化劑，攪拌加熱，控制反應(yīng)溫度為80℃。反應(yīng)過程中取樣測(cè)定-NCO。當(dāng)-NCO含量降到初始值的2/3時(shí)，終止反應(yīng)，得到水可分散多異氰酸酯，其結(jié)構(gòu)如(4)所示。產(chǎn)物[化合物(4)]的固含量100％，可直接分散于水中。
實(shí)施例2多異氰酸酯、封閉劑和水可分散多異氰酸酯的合成同實(shí)施例1。
作為外乳化劑的兩親表面活性劑的制備將239g實(shí)例1中步驟(a)的生成物與200g聚乙二醇-800在裝有溫度計(jì)、攪拌器、流動(dòng)氮?dú)獗Ｗo(hù)的四口燒瓶中反應(yīng)，溫度控制在80℃。反應(yīng)過程中取樣測(cè)定-NCO，當(dāng)-NCO含量為零時(shí)，終止反應(yīng)，得到兩端均無羥基的兩親表面活性劑化合物(2)。
將該兩端無羥基的兩親性表面活性劑[化合物(2)]以重量比為1∶100的比例加入產(chǎn)物(4)，即得內(nèi)乳化、外乳化兼具的水可分散多異氰酸酯。
權(quán)利要求
1.一種水可分散多異氰酸酯，其為由脂肪族或/和芳香族的多異氰酸酯與封閉劑反應(yīng)制得的官能度至少為2的異氰酸酯，或摻有外乳化劑，其特征在于，所說封閉劑為脫羧腰果殼液與二異氰酸酯、聚乙二醇反應(yīng)生成的一種單羥基封端的兩親性表面活性劑，具有如下結(jié)構(gòu) 式中R為含15個(gè)碳原子的含雙鍵疏水性烴類長(zhǎng)鏈；R1為二異氰酸酯中的烴類或芳香烴鏈段；n值為4～20。
2.如權(quán)利要求1所說的水可分散多異氰酸酯，其特征在于，其中所說的脂肪族多異氰酸酯為1，6-己二異氰酸酯或異佛爾酮二異氰酸酯的三聚體或多聚體，或它們與含至少三個(gè)羥基或氨基化合物的加成物。
3.如權(quán)利要求1所說的水可分散多異氰酸酯，其特征在于，其中所說的芳香族多異氰酸酯為甲苯二異氰酸酯或二苯基甲烷二異氰酸酯的三聚體或多聚體，或它們與含至少三個(gè)羥基或氨基化合物的加成物。
4.如權(quán)利要求2或3所說的水可分散多異氰酸酯，其特征在于，其中所說的含至少三個(gè)羥基的化合物為三羥甲基丙烷。
5.如權(quán)利要求2或3所說的水可分散多異氰酸酯，其特征在于，其中所說的氨基化合物為三聚氰胺。
6.如權(quán)利要求1～3所說的任意一種水可分散多異氰酸酯，其特征在于，其中所說的外乳化劑為由脫羧腰果殼液為原料制得的兩端均無羥基的表面活性劑，其結(jié)構(gòu)如下所示 式中R為含15個(gè)碳原子的含雙鍵疏水性烴類長(zhǎng)鏈；R1為二異氰酸酯中的烴類或芳香烴鏈段；n值為4～20；其中所說的外乳化劑與由脂肪族或/和芳香族的多異氰酸酯與封閉劑[化合物(1)]反應(yīng)制得的官能度至少為2的異氰酸酯的重量比為1～5∶100。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種水可分散多異氰酸酯，其主要組分為由脂肪族或/和芳香族的多異氰酸酯與由脫羧腰果殼液、二異氰酸酯與聚乙二醇反應(yīng)生成的單羥基封端的封閉劑反應(yīng)制得官能度至少為2的異氰酸酯。此外，本發(fā)明所說的水可分散多異氰酸酯還可以與由脫羧腰果殼液為原料制得的兩端均無羥基的表面活性劑(外乳化劑)按重量比為100∶1～5的比例混合，所得制品在水中的分散性及穩(wěn)定性更佳。本發(fā)明最大的優(yōu)點(diǎn)在于，采用了原料來源豐富且制備簡(jiǎn)單的封閉劑及外乳化劑。
文檔編號(hào)C07C265/14GK1560030SQ20041001681
公開日2005年1月5日 申請(qǐng)日期2004年3月9日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月9日
發(fā)明者王得寧, 黨曉容, 袁蕎龍 申請(qǐng)人:華東理工大學(xué)