[發明專利]一種醇類封端非離子型聚氨酯交聯劑及其制備方法和應用

無效

• 申請號: 201010224882.1
• 申請日: 2010-07-12
• 公開（公告）號: CN101885829A
• 公開（公告）日: 2010-11-17
• 發明（設計）人: 呂滿庚;申騰飛;梁利巖
• 申請（專利權）人: 中科院廣州化學有限公司;佛山市功能高分子材料與精細化學品專業中心
• 主分類號: C08G18/80
• 分類號: C08G18/80;C09D175/04;C09J175/04;C08G18/42
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 裘暉

技術領域

本發明屬于聚氨酯交聯劑領域，具體來說是涉及一種由醇類封端非離子型聚氨酯交聯劑，另外還涉及該交聯劑的制備方法與應用。

背景技術

作為合成聚氨酯及相關產品的重要原料-異氰酸酯單體，由于其自身的NCO基團與親核試劑具有較高的反應活性，使該體系在常溫下非常活潑，無法以單組分形式存在；除此之外，異氰酸酯中的NCO基團與水劇烈反應，但其作為涂料或其它產品，如黏合劑等原料使用時，合成的聚氨酯涂料和黏合劑對溶劑、樹脂、顏料等原料中的水分以及施工現場的潮濕空氣中含的水分會非常敏感，給聚氨酯涂料以及黏合劑等產品的應用帶來了很多麻煩。若能使異氰酸酯基團在室溫下對活潑氫的反應失活，這樣就可與含活潑氫的水性聚氨酯共處一個體系而不必擔心水對其的影響，對溶劑、顏料及活潑氫的樹脂中的含水量要求也會下降，提高了穩定性的同時，也可消除了因殘余異氰酸酯單體而造成的毒害，封閉型異氰酸酯體系就是可以有效解決上述問題的一個很好方法。

如今，隨著社會發展與人們環保意識的提高，特別是現在世界各國環保組織機構對有機溶劑的排放量提出了更高的要求，使水性涂料和水性膠粘劑逐漸成為當今研究的熱點。但是目前大多數水性涂料及水性膠粘劑的水溶性差，而且其綜合性能尤其是耐溶劑性和耐水性與溶劑型涂料和溶劑型粘膠劑相比還是存有一定的差距。因此如何提高水性涂料和水性膠粘劑的性能，使其能夠替代溶劑型涂料和溶劑型膠粘劑，已經是這方面的研究和開發者十分關注的問題。

目前單獨的線性水性涂料和水性粘接劑的各種性能都受到極大的限制，尤其是其在力學機械性能方面表現較差，因此提高聚氨酯類水性粘接劑交聯能力是在以后應用中的需要提高的重要方面。現在對聚氨酯水性粘結劑提高交聯能力的手段主要有內交聯和外交聯兩種。內交聯是通過原料的選擇制得輕度交聯的乳液，外交聯是在使用前添加交聯劑到乳液中，相當于雙組份體系。內交聯目前主要存在交聯度的限制，因此相比之下，外交聯制得的乳液性能較好，而且可以通過改變交聯劑的用量，調節涂膜的性能。但是目前外交聯法所使用的交聯劑存在適用期短和在使用前需要配制的問題。

封閉型異氰酸酯交聯劑是異氰酸酯基團被封端劑封端所制得的產物。通過封閉，可制得單組分產品。在一定的溫度和其他條件下，封閉聚氨酯中的異氰酸酯基團再生，發生交聯反應，生成熱固性聚氨酯。封閉的方法及相應的封閉劑對異氰酸酯的封閉效果及使用中的解封效果均有較大的影響。現在常用的各種封閉劑對異氰酸酯基團(NCO)的封閉效果各有優缺點，如苯酚類化合物易于使NCO封閉，但封閉產物解離溫度較高，而且在使用中需考慮游離酚對環境污染的問題；肟類也易于使NCO封閉，但價格昂貴，另外在使用醛肟類作封閉劑時，還會存在游離醛對環境污染等問題。酚類與肟類封端劑均不能得到水性封閉異氰酸酯封閉單體，而溶劑型封閉異氰酸酯單體因使用大量溶劑而對環境有較大影響，已經不符合當代社會“綠色化”的發展方向。

發明內容

本發明的目的在于避免上述現有技術的缺陷與不足，提供一種貯存穩定且使用方便的醇類封端非離子型聚氨酯交聯劑，且這種交聯劑可以穩定分散在水中。

本發明的另一目的在于提供得到上述交聯劑的制備方法。

本發明通過將二異氰酸酯，非離子型親水單體，多元醇以及醇類封端劑，在溶劑以及催化劑的作用下反應，最終得到的交聯劑中NCO基團已經完全被封端劑封閉。得到的交聯劑具有良好的水分散性和儲存穩定性，另外可將制備的交聯劑直接加入到涂料，固化劑和水性聚氨酯乳液中，得到具有優良性能的水性涂料，水性粘接劑和高強度聚氨酯樹脂，從而實現本發明交聯劑的用途。

本發明通過以下技術方案予以實現：

一種醇類封端非離子型聚氨酯交聯劑，其特征在于，由下述原料組成并通過加成反應得到：

按摩爾數計，二異氰酸酯100份，非離子型親水單體20～50份，多元醇5～20份，封端劑45～160份；所述多元醇是三元醇、四元醇或五元醇。

所述二異氰酸酯是脂肪族二異氰酸酯、脂環族二異氰酸酯和芳香族二異氰酸酯中的一種或一種以上的混合物。

所述脂肪族二異氰酸酯是四亞甲基二異氰酸酯、六亞甲基二異氰酸酯、八亞甲基二異氰酸酯、十亞甲基二異氰酸酯或十二亞甲基二異氰酸酯；其中，優選六亞甲基二異氰酸酯。

所述脂環族二異氰酸酯是1，2-二異氰酸酯環己烷、1，3-二異氰酸酯環己烷、1，4-二異氰酸酯環己烷或異佛爾酮二異氰酸酯；其中，優選異佛爾酮二異氰酸酯。