[發明專利]多異氰酸酯固化劑及制備方法

無效

• 申請號: 200910042107.1
• 申請日: 2009-08-20
• 公開（公告）號: CN101649036A
• 公開（公告）日: 2010-02-17
• 發明（設計）人: 呂建平;李永麟;梁亞平;鄧俊;李紅才;劉明星;周靜靜
• 申請（專利權）人: 廣州市合工大實力新材料研究院有限公司;合肥工業大學
• 主分類號: C08G18/32
• 分類號: C08G18/32;C08G18/12;C08G18/80
• 代理公司: 廣州市華創源專利事務所有限公司
• 代理人: 梁新杰

技術領域

本發明多異氰酸酯固化劑及制備方法屬于固化劑領域。

背景技術

隨著人類環保意識的增強，水性聚氨酯材料取代傳統的溶劑型聚氨酯是必 然的趨勢和需求。水性聚氨酯材料在制備過程中，因高分子鏈結構中引入了羧基 等親水性基團，材料的耐水性能明顯下降，目前還不能取代溶劑型聚氨酯，用于 運動場地鋪裝等室外場合。為了解決水性聚氨酯材料在耐水性、硬度、附著力等 存在的問題，以親水改性的多異氰酸酯固化劑與水性聚氨酯乳液組成的水性雙組 分聚氨酯是環保材料研發的方向。早期的多異氰酸酯固化劑為二異氰酸酯的三聚 體，二聚體或二異氰酸酯與三羥甲基丙烷的加成物，分子結構中通常留有二個或 三個異氰酸酯官能團，親油疏水，主要用于雙組份溶劑型聚氨酯。為了解決異氰 酸酯三聚體，二聚體或二異氰酸酯與三羥甲基丙烷的加成物在水性體系中的分散 問題，已開發了一些分子結構中接有適當長度聚氧化乙烯二醇鏈等親水改性的異 氰酸酯三聚體固化劑，應用于水性聚氨酯乳液。但是，在體育運動場地等對水性 聚氨酯面層材料性能要求較高的室外場合，雖然在水性聚氨酯乳液中加入了8％ 上述親水改后的三聚體固化劑后，因親水改性三聚體固化劑在粘度較大的乳液體 系中難以快速均勻分散，固化成膜過程活潑異氰酸酯與水的副反應和三聚體分子 結構在乳液體系中難以構成高密度互穿網狀分子結構等影響了固化劑的效率，運 動場地水性聚氨酯面層材料的力學性能，耐水性和附著力仍顯不足。

發明內容

本發明的目的之一是提供一種低分子量、粘度小，分子鏈中含有離子親水基 團、異氰酸酯官能團被封閉保護、可在常溫下水解封的、與水性聚氨酯體系相容 性好的多異氰酸酯固化劑及制備方法。

本發明的技術方案：經過研究使用直鏈脂肪族二異氰酸酯單體與小分子的 二元醇和三元醇的混合物反應，生成支鏈分子化合物，再經過親水擴鏈，封端， 中和成鹽等反應后可制得一種低粘度，分散性好的枝狀分子結構的多異氰酸酯固 化劑。改善多異氰酸酯固化劑的水相分散性能，抑制與水的副反應，可用于雙組 份或單組份體系水性聚氨酯，與雙組份的羥基或單組份的水發生化學交聯反應， 形成以枝化分子結構多異氰酸酯固化劑為基本結構單元的互穿網狀結構大分子， 提高材料的物理性能，滿足運動場地、場館鋪裝需要。在水性聚氨酯乳液中加入 本發明的多異氰酸酯固化劑，生成高交聯密度的互穿網絡結構，提高了體育運動 場地水性聚氨酯面層材料的力學性能，耐水性和附著力。

多異氰酸酯固化劑包含有下列組份：

二異氰酸酯單體，二元醇，三元醇，助溶劑，擴鏈劑，催化劑，封閉劑，中 和劑和降粘保護溶劑。

本發明所述的二異氰酸酯單體可以是：1，6-己二異氰酸酯，異佛爾酮二異 氰酸酯，二環己基甲烷二異氰酸酯和甲基環己基二異氰酸酯的一種或兩種以上的 混合物，優選1，6-己二異氰酸酯。

本發明所述的二元醇是指含二個羥基的小分子醇，可以是：新戊二醇，2- 丁基-2-乙基-1，3-丙二醇，2，4-二乙基-1，5-戊二醇和2-乙基-1，3-己二醇的一 種或兩種以上的混合物，優選新戊二醇。選用羥基之間含有支鏈位阻的小分子二 元醇與三元醇共用，可制得低分子量枝化分子結構多異氰酸酯。

本發明所述的三元醇是指含三個羥基的小分子醇，可以是：丙三醇，三羥甲 基乙烷，三羥甲基丙烷和1，2，6-己三醇的一種或兩種以上的混合物，優選三 羥甲基丙烷。

二異氰酸酯單體，三元醇和二元醇的混合物按照摩爾比二異氰酸酯∶三元醇∶ 二元醇＝1∶0.1-0.4∶0.01-0.20的反應比例，優選二異氰酸酯∶三元醇∶二元 醇＝1∶0.1-0.2∶0.005-0.10。

本發明所述的助溶劑為N-甲基吡咯烷酮，N，N-二甲基甲酰胺，丙酮和丁 酮的一種或兩種以上的混合物，優選N-甲基吡咯烷酮，其用量質量占固化劑固 含量質量的15-35％。

本發明所述的親水性擴鏈劑為至少含有下面一種的SO₃^-、COO^-??NR₄^--(CH₂CH₂O)-基團的二元醇，可以是：二羥甲基乙酸，二羥甲基丙酸，二羥甲基 丁酸和2-磺酸鈉-1，4-丁二醇的一種或兩種以上的混合物，優選二羥甲基丙酸， 其用量質量占固化劑固含量質量的5％-12％。