[發明專利]一種脂肪族多異氰脲酸酯的制備方法

有效

• 申請號: 201010149689.6
• 申請日: 2010-04-07
• 公開（公告）號: CN101786994A
• 公開（公告）日: 2010-07-28
• 發明（設計）人: 孫中平;尚永華;華衛琦;王海影;尹明輝;王玉啟;石濱;趙磊;俞勇
• 申請（專利權）人: 煙臺萬華聚氨酯股份有限公司;寧波萬華聚氨酯有限公司
• 主分類號: C07D251/34
• 分類號: C07D251/34
• 代理公司: 北京邦信陽專利商標代理有限公司 11012
• 代理人: 黃澤雄;崔華

技術領域

本發明涉及一種脂肪族異氰酸酯三聚體的制備方法，具體地說，是一種脂 肪族多異氰脲酸酯的制備方法。

背景技術

早在100多年前，德國著名科學家霍夫曼發現了三個異氰酸酯基進行反應 可以生成異氰脲酸酯。上世紀60年代，拜耳公司的異氰脲酸酯的工業化，其 HDI三聚體由于分子中有穩定的異氰脲酸酯雜環結構，因而揮發性低、毒性小、 儲存穩定性好，與縮二脲相比，具有更加優異的耐候性、耐熱性、光穩定性， 粘度低，制品硬度高，因此廣泛應用于聚氨酯材料中。

HDI異氰脲酸酯可用于制備聚氨酯涂料，具有良好的耐侯性、化學穩定性 和較長的適用期。HDI三聚體的儲存穩定性尤其要優于縮二脲。同時，三聚體 在產品放置中的耐黃變性能明顯好于縮二脲及其它類加合物產品，但是在制備 三聚體過程中，存在以下幾個問題：催化劑容易殘存，影響后期應用；得到加 合物容易變黃，影響后期制品性能；得到三聚體的產品粘度較大，影響施工性 能。因此，高性能三聚體的研制對于HDI產品性能的提高和市場的發展具有 重要意義。

USP4324879披露了采用分子量在121-300的季胺堿作為催化劑，反應溫 度20-80℃，溶劑選擇主要取決于催化劑，將催化劑溶解，可以為甲苯、二甲 基甲酰胺、二甲基亞砜及其混合物。根據催化劑類型，將溫度上升至70℃-120℃ 終止反應，催化劑在高溫下分解。如果加入終止劑，其用量為理論量的5-20％。 其缺點是反應溫度較高，會導致三聚體反應程度加劇，多聚物增加，導致最終 產品粘度增大，且由于反應溫度較高，三聚體容易變黃，且采用的溶劑與后期 產品配置的溶劑不相符合，影響三聚體的應用性能。

USP5905151披露了一種三聚的催化劑，選用熱活性物質，脂肪族或芳香 族羧酸的含羥基的鋰鹽和至少含一個羥基的有機物。反應溫度125-250℃，反 應時間2-120min，催化劑用量：鋰鹽0.001-0.01％，含羥基化合物0.05-4.0％。 合適的鋰鹽包括脂肪族或芳香族羧酸的單鋰鹽和雙鋰鹽，含羥基有機物最好為 1，3-丙二醇，1，3-丁二醇。此專利的缺點是反應溫度過高，粘度過大，得到 的最終產物顏色有可能變黃，且存在金屬離子，在產品應用過程中影響產品性 能。

CN1280588A涉及陽離子的碳酸氫鹽作為異氰酸酯的環三聚反應催化劑 的用途，還涉及由異氰酸酯的催化環三聚反應制備多異氰酸酯的方法，其中所 使用的催化體系，包括作為催化劑的基于季銨鹽的環三聚催化劑和作為助催化 劑的咪唑或其衍生物。

USP5070137所采用的催化劑為叔的脂肪族羧酸的N-2-羥基烷基季銨鹽， 得到的三聚體色澤低，質量好；催化劑用量20-200ppm，催化劑可以用溶劑稀 釋，可以加入醇作為協同催化劑，如1，3-丙二醇，反應溫度30-120℃，異氰 脲酸酯的生成速度可以通過測定反應體系的折光率來測定，三聚反應轉化率控 制在10-45％之間。用氯乙酸、苯甲酰氯來失活催化劑。

通過上述國內外專利分析可以看出，脂肪族異氰酸酯三聚體的研究主要是 在新型三聚催化劑的推出、相關溶劑的選擇以及終止劑的選擇方面來開展的。 三聚反應主要存在的問題是反應放熱過大，比較難以控制反應過程，且追加的 催化劑和助劑偏多，特別是二元醇的使用，易與異氰酸酯發生縮聚反應，生成 的產品中有不期望的副產物，且在后處理過程中，不能消除這些微量的組分， 從而影響最終三聚體的應用性能。

發明內容

本發明的目的在于提供一種改進的制備脂肪族多異氰脲酸酯的方法。

本發明所提供的脂肪族多異氰脲酸酯的制備方法如下：將異氰酸酯與由季 銨鹽和隋性醇類溶劑形成的催化劑復合體系加入靜態混合器中，使異氰酸酯發 生聚合反應，然后將所形成的反應物流送入動態反應器中繼續進行聚合反應； 通過上述反應得到的反應液經過二級蒸發器，得到多異氰脲酸酯產品。