[發明專利]一種聚氨酯固化劑及其制備方法

有效

• 申請號: 201210593600.4
• 申請日: 2012-12-31
• 公開（公告）號: CN103073699A
• 公開（公告）日: 2013-05-01
• 發明（設計）人: 林維紅;侯宏兵;林建華
• 申請（專利權）人: 杭州福斯特光伏材料股份有限公司
• 主分類號: C08G18/78
• 分類號: C08G18/78;C08G18/76;C08G18/32;C08G18/10;C09D175/04;C09J175/04
• 代理公司: 杭州天正專利事務所有限公司 33201
• 代理人: 黃美娟;王兵

技術領域

本發明涉及一種溶劑型雙組份聚氨酯涂料與粘合劑用聚氨酯固化劑，具體涉及一種具有低游離異氰酸酯單體且耐黃變聚氨酯固化劑及其制備方法。

背景技術

聚氨酯涂料具有成膜溫度低、附著力強、耐磨性好、硬度大以及耐化學品、耐候性好等優越性能。通過配方的改進，聚氨酯的涂膜可以做成高硬度的涂膜，也可以制成柔韌性極好的彈性涂膜，大大加強了聚氨酯涂料的應用范圍。聚氨酯膠黏劑也有與之類似的特性，因其含有極性強、化學活潑性高的異氰酸酯和氨酯基，提高了對各種材料的粘結性，并具有很高的反應性。其形成的膠膜堅韌，耐沖擊，撓曲性好，剝離強度高，有很好的耐超低溫性，耐油和耐磨等性能。

常規聚氨酯涂料的固化劑多集中在某些二異氰酸酯與三羥甲基丙烷的等多元醇的預聚體以及二異氰酸酯的二聚、三聚體，如甲苯二異氰酸酯-三羥甲基丙烷的預聚體（TDI-TMP）、二苯基甲烷二異氰酸酯-三羥甲基丙烷的預聚體（MDI-TMP）、苯二亞甲基二異氰酸酯-三羥甲基丙烷的預聚體（XDI-TMP）、己二異氰酸酯-三羥甲基丙烷的預聚體（HDI-TMP）、己二異氰酸酯三聚體、異佛爾酮二異氰酸酯三聚體等等。

中國專利CN100575417C公開了一種聚氨酯固化劑的制備方法，其中包括兩個合成步驟：首先用苯酐、季戊四醇、飽和脂肪酸改性劑、分子量控制劑等制得脂肪酸改性的聚酯多元醇，然后再加入甲苯二異氰酸酯和助劑得到所述的聚氨酯固化劑。該發明的聚氨酯固化劑分子量較大，混溶性好，耐候性和抗黃變性好，漆膜性能優異，但是對其他助劑如抗氧劑、紫外線吸收劑、阻聚劑等依賴性強，原料種類多，制備方法復雜，使得固化劑綜合成本增加。

美國專利US4055550公開了一種連續制備部分封閉異氰酸酯固化劑的制備方法，以三羥甲基丙烷和封閉劑（己內酰胺或甲乙酮肟）為A組分預先加熱到110℃，以IPDI或TDI為B組分預先加熱至37℃，再將兩組分按一定比例混合，得到NCO含量為8.2%-13.2%的聚氨酯固化劑。最終產品在常溫下為固體粉末，僅可用于粉末涂料的聚氨酯固化劑，且其解封溫度較高，時間較長。

中國專利CN101307127A公開了一種具有低游離MDI單體的聚氨酯固化劑及其制備方法，先在MDI和多元醇組合物中加入分子量調節劑，在溶劑中進行預聚反應，而后通過加入三聚催化劑使得多余的MDI單體形成三聚體，來控制游離MDI單體的含量。雖然制得的固化劑毒性低，但因其中含有兩種結構的固化體系，會使得固化體系不均勻，固化速度不易控制。

中國專利CN102432790A公開了一種制備聚氨酯固化劑的方法，通過先將單體異氰酸酯聚合得到的固化劑通過外冷式薄膜蒸發器蒸發除去部分的游離異氰酸酯單體，再將從外冷式薄膜蒸發器分理處的重組分經高速旋轉床分離得到低游離單體含量的產品。該方法制得的產品雖然可以控制游離異氰酸酯單體含量低于0.6%，但是設備安裝比較繁瑣，應用不靈活，不適合少劑量產品的制備。

目前常見的固化劑往往不能同時滿足高固含量、快固化速度、耐黃變等特性。從反應活性上分析，與二異氰酸酯相連的基團推電子效應越強、位阻效應越小，異氰酸酯基團的反應活性越高，故MDI-TMP、IPDI三聚體等反應活性差，固化速度慢；從黃變機理上分析，易形成共軛結構的材料較易發生黃變，故?TDI-TMP、MDI-TMP、?XDI-TMP等極易產生黃變。因此，開發出一類固含量高、殘留的游離異氰酸酯單體含量低同時固化速度快、耐黃變以及粘著性強等性能優異的室內及戶外用固化劑是聚氨酯行業最迫切解決的課題。

發明內容

本發明的目的是提供一種固化速度快、耐黃變、粘著性強、剝離強度高的具有低游離異氰酸酯單體且耐黃變聚氨酯固化劑及其制備方法。

本發明采用的技術方案是：

一種聚氨酯固化劑，所述聚氨酯固化劑按以下方法制得：氫化苯二亞甲基二異氰酸酯與多元醇在酯類溶劑A中進行加成反應，然后加入烷烴類萃取劑進行加熱萃取來提純得到多異氰酸酯預聚體固體，最后溶于酯類溶劑B中配成固含量65%-85%（優選70~75%）的溶液，即為所述聚氨酯固化劑；所述氫化苯二亞甲基二異氰酸酯與多元醇的物質的量之比為3~4:1；所述多元醇為三羥甲基丙烷、三羥甲基乙烷中的一種或兩者任意比例的混合物。