專利名稱：封閉異氰酸酯固化劑的生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于異氰酸酯類聚合產(chǎn)物領(lǐng)域。
封閉異氰酸酯固化劑是合成聚氨酯粉末涂料的專用固化劑。對(duì)該固化劑的合成一般都是采用二異氰酸酯先與多元醇加成或自身三聚、再用封閉劑封端活性NCO基團(tuán)的方法。
美國專利US4055550，US4395529，US4782128分別公開了封閉異氰酸酯固化劑的制備方法，這些方法均采用二異氰酸酯與多元醇加成生成低聚合物，然后再用封閉劑封閉未反應(yīng)的活性NCO基團(tuán)的技術(shù)路線;US4252923描述的是異氰酸酯固化劑是以部分三聚和部分封閉的異佛爾酮二異氰酸酯為基料，專門討論該化合物的合成及把它摻入粉末涂料的工藝方法，其中封閉異氰酸酯固化劑的合成也是采用先三聚后封閉的技術(shù)路線。上述各種生產(chǎn)固化劑的方法有如下缺點(diǎn)1、對(duì)于具有不同活性異氰酸根的異氰酸酯，不能保證固化劑與羥基聚酯進(jìn)行交換反應(yīng)時(shí)，釋放出反應(yīng)活性較高的NCO基團(tuán)。
2、對(duì)于三聚反應(yīng)，很難控制其反應(yīng)的程度，工藝控制重復(fù)性能差，為終止三聚反應(yīng)，需加入一種酸使催化劑中毒，工藝操作麻煩，很難得到穩(wěn)定的產(chǎn)品。
3、在先加成或三聚然后再封閉的技術(shù)路線下采用溶液聚合法，對(duì)于溶劑的回收需要耗用較大能量，在生產(chǎn)過程中存在有機(jī)溶劑對(duì)環(huán)境的污染，且生產(chǎn)的產(chǎn)品在合成粉末涂料時(shí)，易引起消光及表面有縮孔等缺陷。
本發(fā)明之目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)之不足而提供一種具有一定熔點(diǎn)，常溫不易結(jié)塊，且易于粉碎，封閉劑低毒，解封閉溫度適中的封閉異氰酸酯固化劑生產(chǎn)方法，使得利用本發(fā)明生產(chǎn)的封閉異氰酸酯固化劑與飽和羥基聚酯樹脂合成粉末涂料時(shí)，具有良好的加工及施工特性，同時(shí)，所述粉末涂料進(jìn)行固化交聯(lián)時(shí)能在較低的溫度以及較短的時(shí)間內(nèi)完成，形成的聚氨酯涂膜具有良好的外觀裝飾性、機(jī)械性及優(yōu)良的耐熱、耐候性。
本發(fā)明的原理是先采用二異氰酸酯與封閉劑中活性氫原子反應(yīng)，然后通過催化劑進(jìn)行三聚反應(yīng)或與多元醇加成，其反應(yīng)過程示意如下〈
其中封閉劑可采用∈-己內(nèi)酰胺，或者甲乙酮肟，或1、2、4-三唑。
異氰酸酯是一類反應(yīng)活性很高的化學(xué)物質(zhì)，而且它與活性氫原子及本身的三聚反應(yīng)，都是典型的強(qiáng)烈的放熱反應(yīng)，同時(shí)反應(yīng)物隨著反應(yīng)的進(jìn)行粘度不斷增大，導(dǎo)致傳熱困難，因此合成封閉異氰酸酯固化劑的反應(yīng)條件控制便顯得極其重要，例如溫度、粘度若控制不好，很容易導(dǎo)致膠化。本發(fā)明工藝是二異氰酸酯與封閉劑反應(yīng)溫度控制在120℃-150℃，部分三聚封閉的異氰酸酯異氰的基團(tuán)含量控制在7.0-14.0%，加成物型封閉異氰酸酯固化劑的NCO/OH比例控制在2.0-4.0之間。工藝設(shè)備采用帶夾套加熱的反應(yīng)釜，帶框式攪拌器的攪拌裝置，分程自動(dòng)控溫及水蒸汽加熱升溫、工業(yè)水、冷凍水冷卻三套換熱系統(tǒng)，物料預(yù)熱、計(jì)量加料裝置。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下之優(yōu)點(diǎn)1、可保證解封閉時(shí)釋放出活性較高的NCO基團(tuán)，從而使封閉異氰酸固化劑與羥基聚酯涂膜交聯(lián)反應(yīng)于較低的溫度下，較短的時(shí)間內(nèi)完成。
2、可準(zhǔn)確控制三聚反應(yīng)的程度，自由調(diào)節(jié)部分三聚體的比例。具有重復(fù)性好及產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定等特點(diǎn)。
3、異氰酸酯與活性氫的反應(yīng)能平穩(wěn)地進(jìn)行。
以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步加以描述。
本發(fā)明實(shí)施例采用均相液態(tài)下進(jìn)行的本體聚合法，異氰酸酯固化劑可如此選取芳香族固化劑采用甲苯二異氰酸酯(TDI)，脂肪族的采用異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI)或己二撐二異氰酸酯(HDI)，在幾種異氰酸酯中TDI比TPDI反應(yīng)速度快，活性高，特別是同一異氰酸酯，不同位的NCO基團(tuán)活性也不一樣，如下圖示，TDI中對(duì)位(a)的NCO基團(tuán)活性比鄰位(b)的NCO基團(tuán)的活性高，而IPDI中(a)位NCO活性比(b)位的NCO高10倍左右。
本實(shí)施例中，二異氰酸酯選用IPDI。在裝有攪拌器，帶有干燥塔的冷凝器、溫度計(jì)及汽體進(jìn)管的樹脂合成反應(yīng)釜中，充入N2置換空氣，投入IPDI300份，預(yù)熱、控溫在70℃-120℃，慢慢加入∈-己內(nèi)酰胺200份，恒溫約3-5小時(shí)后，測(cè)定NCO的含量，當(dāng)含量達(dá)到5.0-7.5%時(shí)即封閉的NCO含量在7.0%-14%，加入約30-50份三羥甲基丙烷，繼續(xù)攪拌恒溫在145℃-160℃，約2小時(shí)后測(cè)定游離的NCO含量，當(dāng)小于0.8%即可減壓、冷卻、出料。
本發(fā)明還可通過以下實(shí)施例來實(shí)現(xiàn)在與上實(shí)施例同樣的設(shè)備中，充入N2將空氣置換，投入甲苯二異氰酸酯350份，預(yù)熱到80～120℃，緩慢加入235份∈-己內(nèi)酰胺，恒溫至120℃-150℃約1小時(shí)，NCO的含量控制在14～17%，慢慢地加入0.01-0.1%三聚反應(yīng)催化劑，恒溫在120℃-150℃約2小時(shí)，同時(shí)，不斷測(cè)定游離的NCO含量，若小于0.8%，即可減壓、降溫、出料。
權(quán)利要求
1.一種封閉異氰酸固化劑的生產(chǎn)方法，其特征在于先采用二異氰酸與封閉劑反應(yīng)，然后通過三聚催化劑進(jìn)行三聚反應(yīng)或與多元醇加成，二異氰酸酯與上述封閉劑反應(yīng)溫度控制在120℃-150℃，部分三聚封閉的異氰酸酯固化劑的異氰基團(tuán)含量比例控制在7.0-14.0%，加成物型封閉異氰酸酯固化劑的NCO/OH比例控制在2.0-4.0之間，游離的NCO含量≤0.8%，采用帶夾套加熱的反應(yīng)釜，帶框式攪拌器的攪拌裝置，分程自動(dòng)控溫及水蒸汽加熱升溫、工業(yè)水、冷凍水冷卻三套換熱系統(tǒng)，物料預(yù)熱、計(jì)量加料裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的封閉異氰酸酯固化劑的生產(chǎn)方法，其特征在于封閉劑還可以是甲乙酮肟、或1、2、4-三唑或∈-己內(nèi)酰胺。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的封閉異氰酸酯固化劑的生產(chǎn)方法，其特征在于二異氰酸酯可采用甲苯二異氰酸酯(TDI)或者異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI)或己二撐二異氰酸酯(HDI)。
全文摘要
本發(fā)明屬于異氰酸酯類的聚合產(chǎn)物領(lǐng)域，其生成物主要用來合成聚氨酯粉末涂料，其特征在于先采用二異氰酸酯與封閉劑反應(yīng)，然后通過催化劑進(jìn)行三聚反應(yīng)或與多元醇加成。本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)中，對(duì)于具有不同活性異氰酸根的異氰酸酯，不能保證固化劑與羥基聚酯進(jìn)行交換反應(yīng)時(shí)釋放出反應(yīng)活性較高的NCO基團(tuán)，反應(yīng)程度難控制，工藝控制的重復(fù)性能差，易污染，合成的粉末涂料重復(fù)性能差易引起消光，以及表面有縮孔等缺陷，具有常溫不易結(jié)塊，解封閉溫度適中。
文檔編號(hào)C08G18/80GK1103409SQ9410881
公開日1995年6月7日 申請(qǐng)日期1994年7月22日 優(yōu)先權(quán)日1994年7月22日
發(fā)明者曾東林, 李勝國 申請(qǐng)人:廣東省肇慶星湖化工企業(yè)集團(tuán)公司