[發(fā)明專利]一種脂肪族異氰酸酯均聚物的制備方法

在審

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• 申請日: 2017-12-29
• 公開（公告）號: CN108164668A
• 公開（公告）日: 2018-06-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 姜術(shù)丹;姜亞俊
• 申請（專利權(quán)）人: 寧波高新區(qū)敦和科技有限公司
• 主分類號: C08G18/02
• 分類號: C08G18/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

一種脂肪族異氰酸酯均聚物的制備方法，包括以下步驟：將異氰酸酯加入到具備多微孔內(nèi)盤管的反應釜內(nèi)，達到反應所需工藝條件后，將由季銨鹽和惰性醇類溶劑形成的催化劑復合體系由具備一定壓力的惰性氣體以高壓霧化方式吹送至反應體系，在合適的時間內(nèi)，催化劑復合體系添加完畢。本發(fā)明所述方法能夠?qū)⒋呋瘎秃象w系與異氰酸酯快速混合均勻，提高催化劑的利用率，減少催化劑的用量，并使反應過程在溫和放熱的條件下完成。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種脂肪族異氰酸酯均聚物的制備方法。

背景技術(shù)

聚氨酯作為一種優(yōu)異的化工材料被廣泛用于泡沫、涂料、彈性體、黏合劑、皮革等領(lǐng)域，然而其也存在耐熱性差、軟化溫度和分解溫度低等缺陷，限制了它在某些領(lǐng)域中的應用。后來人們發(fā)現(xiàn)芳香族或脂肪族異氰酸酯在季銨鹽、季銨堿、堿金屬鹽及有機金屬化合物等催化劑存在的條件下，可三聚為三聚體，但是一般實際應用中所說的三聚體是一種以三分子聚合體為主的小分子聚合物混合體，本文中稱之為均聚物。脂肪族二異氰酸酯HDI均聚物，揮發(fā)性低、毒性小、儲存穩(wěn)定性好，具備優(yōu)異的耐候性、耐熱性、光穩(wěn)定性，粘度低，制品硬度高等特點，大大彌補了某些聚氨酯材料的不足。

HDI作為一種脂肪族異氰酸酯可用于制備聚氨醋涂料，具有良好的耐侯性及化學穩(wěn)定性。但HDI單體具有較強的揮發(fā)性，使其應用受到了極大的限制。而在以HDI為主體的衍生物中,HDI三聚體和HDI縮二脲兩類固化劑由于具有更好的耐候性和抗黃變性被廣泛應用于各個領(lǐng)域，特別是HDI三聚體，其比HDI縮二脲的黏度更低，耐候性和化學穩(wěn)定性更優(yōu)。但是在制備三聚體過程中，主要存在以下幾個問題:催化劑分散不理想，容易造成凝膠顆粒的產(chǎn)生，給后續(xù)分離造成麻煩；由于催化劑分散不理想造成其有效利用率低，添加量增多，一方面一起反應引發(fā)過程放熱劇烈，給控溫造成較大的困難，另一方面為縮短反應時間，需多次添加，也造成催化劑的浪費。對于季銨鹽型催化劑，其添加量的增加必造成終止劑的添加量上升，嚴重影響后期制品性能。

目前HDI均聚物的催化劑主要有堿金屬類催化劑、有機金屬化合物類催化劑、稀土金屬鹽類催化劑、有機硅及有機酚類催化劑、胺類催化劑、磷類催化劑以及季銨堿和季銨鹽類催化劑。每種催化劑都具備自身的特點，其中目前應用比較多的是季銨鹽型的催化劑。

USP4324879描述了一種分子量介于121-300間的季銨堿類的催化劑。一般來說，當制備均聚物所使用的異氰酸酯為脂肪族或脂環(huán)族類二異氰酸酯時，季銨堿類催化劑具有非常高的反應活性，反應過程迅速，放熱較劇烈，同時這也導致了三聚反應很難控制。

USP5489663描述了一種季銨氟化物型的HDI三聚催化劑。此類催化劑相對于堿金屬類催化劑及有機硅化合物類催化劑，從反應體系中移除相對簡便，所得產(chǎn)品的色號也相對較好。但由于該類催化劑在HDI中分散性較差，容易在反應過程中生成凝膠顆粒，分離產(chǎn)品出現(xiàn)渾濁現(xiàn)象。并且這類催化劑制備的產(chǎn)物黏度偏大，嚴重制約了下游應用。

CN1280588A描述了一種以陽離子的碳酸鹽或碳酸氫鹽作為催化劑，咪唑或咪唑類雜環(huán)衍生物做為輔助催化劑的復合體系催化脂肪族異氰酸酯的三聚反應來制備均聚物的方法。該法制備的產(chǎn)品色號較好。黏度相對低。但是這類復合體系在反應引發(fā)過程中，反應速度非常迅速，放熱很劇烈，一般很難做到溫和控制，特別是當所用異氰酸酯水解氯含量較高時，反應溫度的劇烈上升會引起反應液顏色嚴重變黃。

通過上述國內(nèi)外專利分析可以看出，脂肪族異氰酸酯均聚物的研究主要是在新型三聚催化劑的推出、相關(guān)溶劑的選擇以及終止劑的選擇方面來開展的。而從工藝上主要存在的問題主要是催化劑分散不理想，容易造成凝膠顆粒的產(chǎn)生，給后續(xù)分離造成麻煩；由于催化劑分散不理想造成其有效利用率低，添加量增多，一方面一起反應引發(fā)過程放熱劇烈，給控溫造成較大的困難，另一方面為縮短反應時間，需多次添加，也造成催化劑的浪費。對于季銨鹽型催化劑，其添加量的增加必造成終止劑的添加量上升，嚴重影響后期制品性能。

發(fā)明內(nèi)容