專利名稱：一種含有磷酸根官能團的水可分散多異氰酸酯交聯(lián)劑的生產(chǎn)工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一 種含有磷酸根官能團的水可分散多異氰酸酯交聯(lián)劑的合成工藝及其在水性涂料中的應用，屬于化學合成技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的溶劑型涂料含有大量的易揮發(fā)性有機化合物，在生產(chǎn)和使用過程中對環(huán)境造成了很大的污染以及消耗了大量不可再生的石油能源。水性涂料因其具有的低揮發(fā)性有機物含量正日益成為各個國家重點研究及推廣的對象。當前，水性涂料在中國市場的占有率遠低于在歐美市場的占有率，因而其在中國的研究應用空間非常大，市場的前景也非常樂觀。水性涂料中的水性聚氨酯較其他的水性涂料在化學性能、機械性能、水解穩(wěn)定性、耐化學品、耐候性等方面具有明顯的優(yōu)勢而成為目前正在極力推廣的綠色環(huán)保型涂料或膠粘劑。水性聚氨酯涂料又可分為單組分和雙組分兩種類型。雙組分水性聚氨酯涂料中的一個組分為含有親水性片段，分子連端為羥基、氨基等活性官能團的多官能度聚氨酯預聚物水分散體；另一組分為水可分散的官能度在2以上的多異氰酸酯，也就是交聯(lián)劑或稱為固化劑。當此二組分混合時，聚氨酯預聚物末端的羥基或氨基等活性官能團與多異氰酸酯上的異氰酸根反應形成交聯(lián)的網(wǎng)狀化合物，從而具有單組分未交聯(lián)的水性涂料所不能比擬的優(yōu)點，例如可很大地提高涂覆材料的硬度、力學性能和附著力等。目前解決多異氰酸酯(交聯(lián)劑)在水中分散問題的方法主要有兩種外乳化法和內(nèi)乳化法。外乳化法是將乳化劑，例如高分子量的聚乙烯吡咯烷酮或烷基酚類的環(huán)氧乙烷聚醚，按所需的比例直接加到多異氰酸酯中，然后分散于水中。外乳化法在工藝上操作簡單，但所得產(chǎn)品性能欠佳難以滿足高端產(chǎn)品的需求。內(nèi)乳化法是利用共價鍵直接將親水性片段，如具有較高環(huán)氧乙烷含量的聚醚，鑲?cè)氲蕉喈惽杷狨ブ腥亩玫接H水性的多異氰酸酯。內(nèi)乳化的親水性異氰酸酯只需借助簡單的攪拌便可與聚氨酯預聚物混合均勻，操作上簡單易行且可提供的應用多樣性和提高產(chǎn)品的性能。目前含有親水性多異氰酸酯交聯(lián)劑的二組分水性涂料因其優(yōu)異的性能在許多應用領(lǐng)域可替代通用的溶劑型涂料。目前主要利用環(huán)氧乙烷聚合物生成的單官能度聚醚與多異氰酸酯中的部分異氰酸根反應來制備親水性的多異氰酸酯交聯(lián)劑(US5, 200，489 ；US5, 202，377 ；US5, 252，696 ；US6, 426414等)。當前市場上也有類似的產(chǎn)品，價格昂貴且當他們用作水性涂料的交聯(lián)劑時有著很明顯的缺點那就是需要較高的聚醚含量才能確保在水里有足夠的分散性，這就導致了涂料需要較長的干燥時間，且使得涂料有持久的親水性。本發(fā)明涉及一種新型的含有磷酸根官能團的水可分散多異氰酸酯交聯(lián)劑，其特征在于其在水中具有很好的分散性，由該交聯(lián)劑制得的二組分水性涂料具有較短的干燥時間、優(yōu)異的耐化學品性能、防火性能以及機械性能；本發(fā)明進一步涉及該交聯(lián)劑的合成工藝。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及的一種新型的含有磷酸根官能團的水可分散多異氰酸酯交聯(lián)劑，其化學結(jié)構(gòu)式通式為(I)的一系列化合物(其中R1到R5以及η具有下面所定義的意義)能夠作為很好的水性涂料交聯(lián)劑或固化劑。本發(fā)明所涉及的新型的水可分散多異氰酸酯交聯(lián)劑，其特征在于具有如下的分子結(jié)構(gòu)通式⑴
權(quán)利要求
1.一種合成具有化學結(jié)構(gòu)式(I)的生產(chǎn)工藝，
2.根據(jù)權(quán)利要求1，化合物(II)與化合物(III)在催化劑作用下反應生成具有(I)結(jié)構(gòu)的化合物。
3.根據(jù)權(quán)利要求2，催化劑為Sn(II)、Sn(IV)、Zn (II)、A1 (III)、Ti (IV)等一系列化合物。
4.根據(jù)權(quán)利要求3，催化劑為Sn(II)、Zn(II)—系列化合物。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的水可分散多異氰酸酯交聯(lián)劑，其特征在于 R1, R2為權(quán)利要求I所定義的含義； η是從O到30的一整數(shù)； R3, R4, R5可以相同或不同的為以下基團中的一種C1-C20的烷基，C1-C20的不飽和烷基，C1-C20的環(huán)烷基，C1-C20的含有芳香環(huán)的基團。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的水可分散多異氰酸酯交聯(lián)劑，其特征在于 其中R1, R2可以相同或不同的為以下基團中的一種C1-C20烷氧基，C1-C20的不飽和焼氧基，C1-C20環(huán)焼氧基，C1-C20焼基，C1-C20環(huán)焼基，C1-C20焼氣基，C1-C20環(huán)焼氣基，酚羥基，酚氨基；η是從O到30的一整數(shù)； R3，R4，R5為權(quán)利要求I所定義的含義。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的水可分散多異氰酸酯交聯(lián)劑，其特征在于 其中R1, R2可以相同或不同的為以下基團中的一種=Cl-ClO烷氧基，Cl-ClO烷基，Cl-ClO烷氨基，酚羥基，酚氨基；η是從O到30的一整數(shù)； R3, R4, R5可以相同或不同的為以下基團中的一種=Cl-ClO的烷基，Cl-ClO的不飽和烷基。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的水可分散多異氰酸酯交聯(lián)劑，其特征在于 其中R1;R2可以相同或不同的為以下基團中的一種甲氧基，乙氧基，正丙氧基，異丙氧基，正丁氧基，異丁氧基，正戊氧基，甲氨基，乙氨基，正丙氨基，異丙氨基，正丁氨基，正戊氨基，二甲氨基，二乙氨基，二丙氨基，N，N-甲基乙基氨基，N，N-甲基丙基氨基；η是從O到20的一整數(shù)； R3, R4，R5可以相同或不同的為以下基團中的一種=CH2CH3CH2, CH2(CH3)2CH2,CH2 (CH3) 3CH2, CH2 (CH3) 4CH2, CH2 (CH3) 5CH2, CH2 (CH3) 6CH2。
9.一系列具有(III)結(jié)構(gòu)式的化合物
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的水可分散多異氰酸酯交聯(lián)劑，其用途是用于水性涂料中的交聯(lián)劑或添加劑，具有很好的水分散性、相容性和室溫固化性能。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種含有磷酸根官能團的水可分散多異氰酸酯交聯(lián)劑的生產(chǎn)工藝及其在水性涂料中的應用，屬化學合成技術(shù)領(lǐng)域。該多異氰酸酯交聯(lián)劑具有分子結(jié)構(gòu)式(I)，其中R1到R5為C1-C20的各種基團，n為一整數(shù)。它是由脂肪二異氰酸酯的三聚體和末端含羥基的聚醚片段制備而成的。它可以用于水性涂料中的交聯(lián)劑或添加劑，具有很好的水分散性、相容性和室溫固化性能。
文檔編號C09D7/12GK102936330SQ20121046812
公開日2013年2月20日 申請日期2012年11月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月19日
發(fā)明者李蓮, 許建煙 申請人:李蓮, 許建煙