[發明專利]一種POSS改性的低游離單體聚氨酯固化劑

有效

• 申請號: 201711065957.4
• 申請日: 2017-11-02
• 公開（公告）號: CN107814936B
• 公開（公告）日: 2020-03-20
• 發明（設計）人: 謝義鵬;許鈞強;康倫國;姚東生
• 申請（專利權）人: 合眾（佛山）化工有限公司;韶關市合眾化工有限公司
• 主分類號: C08G77/388
• 分類號: C08G77/388;C08G18/79;C09D175/04;C09D5/16;C09D5/18
• 代理公司: 深圳瑞天謹誠知識產權代理有限公司 44340
• 代理人: 張佳

本發明涉及一種POSS改性的低游離單體聚氨酯固化劑，首先采用兩步催化法制得異氰酸酯三聚體，然后通過滴加氨基苯基POSS而成；所述的氨基苯基POSS具有獨特的捕捉游離異氰酸酯單體的性能，從而有效地降低固化劑中游離異氰酸酯的含量＜0.5％；所述的聚氨酯固化劑其單個分子中含有16個?NCO，可與醇酸樹脂、聚酯樹脂、不飽和聚酯樹脂中的?NH₂、?OH發生高密度的交聯固化反應，因此固化后的涂膜具有高致密性、高豐滿度，以及優異的附著力、柔韌性和耐水性；由于固化劑含有POSS基團，使涂膜獲得優異的疏水性、透明性、耐磨性、耐熱性、耐污染性和自阻燃性能。

技術領域

本發明涉及一種聚氨酯固化劑，尤其涉及到一種POSS改性的低游離單體聚氨酯固化劑，屬于固化劑合成技術領域。

技術背景

聚氨酯固化劑多以雙組份的形式與其他樹脂搭配使用，通常聚氨酯以固化劑預聚體的形式存在；使用時，將固化劑與羥基樹脂兩組分混，在常溫或高溫交聯固化成膜。游離異氰酸酯單體對人體的危害主要是致敏和刺激作用，對眼有刺激性，呼吸道吸入后有咳嗽、哮喘癥狀等。游離異氰酸酯單體是聚氨酯涂料的一項重要的環境指標，隨著社會環保意識的不斷增強，游離異氰酸酯單體含量被要求的越來越嚴格。目前去游離單體方法大體分為三種，分子蒸餾法、溶劑萃取法以及化學催化法，其中前兩種為物理方法，其優點是處理后的固化劑粘度低便于施工、存儲期相對較長以及游離單體去除徹底，但缺點是設備費用昂貴、操作復雜、生產周期長且溶劑消耗量大，國內工業鮮有應用。

中國專利CN201710398490.9公開了一種低游離單體含量的TDI三聚體亮光固化劑，其由以下重量份的原料制備而成：甲苯二異氰酸酯45-55份、乙酸乙酯10-30份、乙酸丁酯10-20份、復合醇5-15份、促進劑0.8-2份、催化劑0.2-0.8份、叔丁胺0.2-0.5份、終止劑1-2份；該發明工藝操作簡單，無需大型設備投資、生產成本低、產品性能完全滿足涂料領域的應用，利于健康環保；該發明的制備方法通過獨特的工藝路線、工藝參數、具體用料等的協同組合與選擇，使得制得的固化劑的固含量為75±2％，NCO值為11.0±0.3，游離TDI百分含量不大于0.5％，而且固化劑相容性好，可以和丙烯酸樹脂相容，用于亮光面漆；用于涂料時，漆膜干燥速度快、漆膜硬度高、抗刮傷、柔韌性好。

但是現存固化劑配制的聚氨酯涂料完全固化后，存在耐水性差、耐沾污性差、阻燃性能低、耐磨性差等缺陷。

發明內容

本發明旨在提供一種POSS改性的低游離單體聚氨酯固化劑。

POSS又稱籠型聚倍半硅氧烷，是由Si-O交替連接的硅氧骨架組成的無機內核，其形狀如同一個“籠子”，屬于納米化合物。POSS基團的多樣性、高活性以及較好的聚合物相容性使之既可以通過物理共混又可以通過化學共聚的方法將其引入到聚合物材料中。

POSS改性聚合物能顯著改善聚合物材料的表面光滑性、硬度、透明性、疏水性和柔韌性；利用POSS的八臂結構和具有反應活性的官能團以及高度對稱性，制備的樹脂是一種星形樹枝狀聚合物，獲得更高的交聯密度，從而提高涂膜的致密性、耐水性、耐沾污性和耐磨性。

本發明所述的一種POSS改性的低游離單體聚氨酯固化劑，以籠型聚倍半硅氧烷為中心，含有16個異氰酸酯基，其分子結構式如下所示：

由于采用POSS改性，所述的聚氨酯固化劑具有高硬度和自阻燃性能；同時，所述的氨基苯基POSS具有獨特的捕捉游離異氰酸酯單體的性能，從而有效地降低固化劑中游離異氰酸酯的含量。

本發明所述的POSS改性的低游離單體聚氨酯固化劑，其制備步驟如下：