[發明專利]一種新型水溶性封端異氰酸酯的合成方法

有效

• 申請號: 201811304816.8
• 申請日: 2018-11-03
• 公開（公告）號: CN109485828B
• 公開（公告）日: 2021-04-02
• 發明（設計）人: 董霞;史楊洋;何瑾馨;查葉明
• 申請（專利權）人: 東華大學
• 主分類號: C08G18/80
• 分類號: C08G18/80;C08G18/76;C08G18/75;C08G18/73;C09J175/04;D06M15/564;D06M101/06
• 代理公司: 上海泰能知識產權代理事務所(普通合伙) 31233
• 代理人: 黃志達;魏峯

本發明涉及一種新型水溶性封端異氰酸酯的合成方法。該方法包括：封端劑水溶液制備，異氰酸酯均相溶液制備，水溶性封端異氰酸酯制備。該方法加入了仲醇聚氧乙烯醚S?90，改善了不溶于水的異氰酸酯在水溶液中的溶解性，使得反應不再是在非均相中進行，提高了封端異氰酸酯的產率。

技術領域

本發明屬于異氰酸酯的封閉方法領域，特別涉及一種新型水溶性封端異氰酸酯的合成方法。

背景技術

隨著社會的迅速發展，人們對于環保，無甲醛釋放的交聯劑越來越關注。異氰酸酯交聯劑不會釋放甲醛等有害人體健康的物質，且其分子中異氰酸酯反應活性高有利于交聯，分子結構設計簡單，使得異氰酸酯樹脂有著廣闊的應用前景。但是異氰酸酯中沒有水溶性基團使得其難以溶于水，并且異氰酸酯基具有很高的活性使得其很容易與含有活潑氫的親核試劑反應，這給異氰酸酯膠黏劑的使用帶來了很多困難。人們希望異氰酸酯交聯劑在運輸、儲存時異氰酸酯基失去活性，在需要使用的時候異氰酸酯基再具有活性，與其他材料形成交聯。封閉型異氰酸酯可以滿足上述要求而成為研究熱點。封閉型異氰酸酯可以分為封閉型水性異氰酸酯和封閉型溶劑性異氰酸酯。相對于封閉型溶劑性異氰酸酯，封閉型水性異氰酸酯具有良好的水溶性，制備簡單，應用更廣泛等優點。

各種封閉劑對異氰酸酯的封閉有不同的優缺點。醇類化合物是最早用做異氰酸酯封閉劑的化合物，一般其穩定性較好，解封閉溫度比較高，但三鹵化合物的解封閉溫度較低，解封閉速率較高。與醇類封閉劑相比，酚類封閉劑與異氰酸酯基的反應速率較低，但其解封閉溫度較低，是目前研究較為深入的一種封閉劑。酰胺、酰亞胺類封閉劑普遍具有較高的解封閉溫度。亞硫酸氫鹽化合物可與異氰酸酯反應得到一種含有二硫化物結構的封閉型異氰酸酯，由于亞硫酸氫鹽本身是一種水溶性的封閉劑，故可制備水分散性良好的封閉型異氰酸酯，這是亞硫酸氫鹽類封閉劑的最大特點。亞硫酸氫鹽在實際應用時常與焦亞硫酸氫鹽一起使用，以提高封閉率和封閉異氰酸酯的穩定性。亞硫酸氫鈉可在較低溫度下實現對異氰酸酯基的封閉，在受熱時也能快速解封閉。

目前合成水溶性的亞硫酸氫鈉封端異氰酸酯主要的方法是：用乙酸乙酯或者二氧六烷溶解亞硫酸氫鈉，在亞硫酸氫鈉的水溶液中加入乙醇或異丙醇增加異氰酸酯在亞硫酸氫鈉水溶液中的溶解性。這種方法利用的是乙醇既溶于乙酸乙酯，又溶于水的特點來增加異氰酸酯在水中溶解性，但是僅僅加入乙醇，異氰酸酯還是以較大液滴分散在水溶液中，沒有完全解決這一問題，這種方法的產率因此也只有80％左右。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種新型水溶性封端異氰酸酯的合成方法，以克服現有技術中水溶性的亞硫酸氫鈉封端異氰酸酯過程中異氰酸酯只能漂浮在溶液表面無法均勻分散在亞硫酸氫鈉水溶液中的缺陷。

本發明加入了表面活性劑仲醇聚氧乙烯醚S-90，表面活性劑的加入使得異氰酸酯在水溶液中形成穩定均勻分散的體系，提高了產率。

本發明的一種新型水溶性封端異氰酸酯的合成方法，包括：

(1)將亞硫酸氫鈉溶于水中，得到亞硫酸氫鈉質量分數為20～35％的水溶液，與溶液1互溶，得到封端劑水溶液，其中，溶液1為由質量比為0.1～0.2:0.1～0.2:1～1.4的乙二胺四乙酸、仲醇聚氧乙烯醚S-90和乙醇形成的溶液，亞硫酸氫鈉與乙二胺四乙酸的質量比為2.12～2.80:0.1～0.2；

(2)將異氰酸酯溶于溶劑中，得到異氰酸酯質量分數為72～85％的均相溶液；

(3)在攪拌條件下，將步驟(2)中異氰酸酯均相溶液加入到步驟(1)中封端劑水溶液中，反應，得到水溶性封端異氰酸酯，其中異氰酸酯與步驟(1)中亞硫酸氫鈉的比例為1.46～2.15mL:2.12～2.56g。

所述步驟(2)中溶劑為乙酸乙酯或二氧六烷。

所述步驟(2)中異氰酸酯為異佛爾酮二異氰酸酯﹑六亞甲基二異氰酸酯﹑2,4-甲苯二異氰酸酯或4,4-二甲基苯烷二異氰酸酯。