異佛爾酮二異氰酸酯三聚體複合物的製備方法
2023-04-29 20:12:51 2
專利名稱：異佛爾酮二異氰酸酯三聚體複合物的製備方法
技術領域：
本發明涉及一種異佛爾酮二異氰酸酯三聚體複合物的製備方法。
背景技術：
多異氰酸酯三聚體是具有異氰脲酸酯(isocyanurate)結構的三異氰酸酯，由於三聚體中異氰脲酸酯六元環的強烈吸電子效應，造成分子中NCO基團中C-N鍵的電位差增加，反應性增加，與羥基可以迅速地交聯固化成膜，成膜的交聯度大、硬度高、附著性好。三聚體結構中有三個反應性官能團，不僅為聚氨酯合成提供了支化和交聯中心，而且為耐熱和阻燃材料的合成提供了新的路徑。近年來，國外三聚體的應用領域日益擴大，在彈性體、塗料、膠粘劑、密封膠、泡沫塑料等領域得到了廣泛應用。典型的產品有Bayer的Desmodur-1L、desmodur-3390等。
國內對三聚多異氰酸酯的研究較少，主要研究甲苯二異氰酸酯(TDI)的衍生物和三聚體，TDI的衍生物和三聚體的反應活性很強，是優良的交聯劑和固化劑，但存在耐候性差且光照後易於黃變的缺陷，限制了其在高檔彈性體、塗料等領域的應用。
對異佛爾酮二異氰酸酯三聚體的合成也有文獻報導，但製備的是異氰酸根質量分數較低的純三元聚合體的固體，實際應用時，必須添加有機溶劑使其溶解後，才可使用。由於溶劑選擇的局限性，造成適用範圍的局限性。而且，溶劑的添加，會影響最終產品的性能。此外，有機溶劑(如甲苯)的添加，還可造成對環境的汙染。
而採用醋酸鉀為反應催化劑，用量較大(不小於2.8％)，反應時間較長，且會造成產物最終顏色的加深。
發明內容
本發明提供一種異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI)三聚體複合物的製備方法，該方法製得的異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI)三聚體複合物包含有異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI)三聚體和異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI)單體，產物為無色或淺色透明液體，蒸汽壓較低，不含溶劑，粘度低，使用便捷，應用範圍廣泛，綜合性能好，對環境無汙染。
本發明採用如下技術方案一種異佛爾酮二異氰酸酯三聚體複合物的製備方法，在惰性氣體的保護下，將反應物異佛爾酮二異氰酸酯單體攪拌並加熱至40-100℃，加入相對於反應物單體質量0.05-2％的催化劑異辛酸鉛進行保溫反應，當異氰酸根質量分數降至20-24％，反應時間為10～36小時時，加入相對於反應物單體質量0.01％-0.1％的阻聚劑對甲苯磺醯氯，繼續攪拌反應0.5-2h，降溫至室溫，抽濾除去殘留催化劑，得到的無色或淺色透明液體即為異佛爾酮二異氰酸酯三聚體複合物。
與現有技術相比，本發明具有如下優點1.本發明中IPDI的三聚反應是不可逆的，反應式如下 反應產物中包含有異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI)三聚體和異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI)單體，其中三聚體穩定，不發生分解。
2.本發明採用凝膠色譜(GPC)法對異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI)三聚體複合物中IPDI三聚體的相對分子量分析，結果為660，與理論值666相符合。
3.本發明中，在異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI)三聚體複合物中，由於IPDI分子中沒有C＝C雙鍵，用作固化劑時具有優異的耐候性、耐熱性，產品無黃變，在150-200℃的高溫下仍具有很好的穩定性。
4.本發明中異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI)三聚體複合物的溶解性好，可與大多數樹脂相溶，粘度低，應用範圍廣泛。
5.本發明中異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI)三聚體複合物為無色或淺色透明液體，蒸汽壓較低，不含溶劑，無需溶解或溶劑即可直接使用，使用便捷，綜合性能好，不造成對環境的汙染。
6.本發明採用異辛酸鉛作為催化劑，用量少，反應時間短，較鉍鹽類催化劑成本低，較醋酸鉀、醋酸鉛類催化劑催化效率好，綜合性價比高。
圖1是異佛爾酮二異氰酸酯三聚體複合物的紅外光譜(IR)圖。
圖2是異佛爾酮二異氰酸酯三聚體的凝膠色譜(GPC)圖。
具體實施例方式
以下通過實施例進一步說明本發明凝膠色譜(GPC)分析PE公司PE series 200凝膠色譜儀，樣品用四氫呋喃溶解後測定。
紅外光譜(IR)分析Nicolet公司傅立葉紅外光譜儀FIR-750，將樣品溶於四氫呋喃，塗於溴化鉀鹽片上，在紅外燈下照射，使四氫呋喃完全揮發後測定。
NCO質量分數分析根據GB12009.4-89，採用二正丁胺-溴甲酚綠法測定。
實施例1在裝有攪拌器、溫度計和回流冷凝管的乾燥三口燒瓶中加入IPDI單體60g，通N2保護，將異佛爾酮二異氰酸酯單體攪拌並加熱至40℃，加入1.2g的異辛酸鉛，保溫反應36小時，當異氰酸根質量分數降至24％時，加入0.06對甲苯磺醯氯，繼續攪拌反應0.5-2h，降溫至室溫，抽濾除去殘留催化劑，得到的無色或淺色透明液體即為異佛爾酮二異氰酸酯三聚體複合物。
實施例2在裝有攪拌器、溫度計和回流冷凝管的乾燥三口燒瓶中加入IPDI單體30g，通N2保護，攪拌下加熱升溫到60℃。隨即加入0.3g異辛酸鉛，保溫反應16小時，當NCO質量分數降至22％時，加入阻聚劑，繼續攪拌反應1h，降溫，除去殘留催化劑，得到粘度為10000mPa.s無色透明液體。
實施例3在裝有攪拌器、溫度計和回流冷凝管的乾燥三口燒瓶中加入IPDI單體30g，通N2保護，攪拌下加熱升溫到90℃。隨即加入0.015g異辛酸鉛，保溫反應10小時，當NCO質量分數降至22％時，加入阻聚劑，繼續攪拌反應30min，降溫，除去殘留催化劑，得到粘度為12000mPa.s淺黃色透明液體。
實施例4在裝有攪拌器、溫度計和回流冷凝管的乾燥三口燒瓶中加入IPDI單體150g，通N2保護，攪拌下加熱升溫到70℃。隨即加入0.45g異辛酸鉛催化劑，保溫反應12小時，當NCO質量分數降至23％左右時，加入阻聚劑，繼續攪拌反應30min，降溫，除去殘留催化劑，得到粘度為12000mPa.s淺黃色透明液體。
實施例5異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI)三聚體複合物，是由異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI)三聚體和異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI)單體所組成，含有的異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI)三聚體和異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI)單體的質量比為9.0∶1.0。
實施例6一種異佛爾酮二異氰酸酯三聚體複合物的製備方法，在惰性氣體的保護下，將反應物異佛爾酮二異氰酸酯單體攪拌並加熱至40-100℃，加入相對於反應物單體質量0.05-2％的催化劑異辛酸鉛進行保溫反應，本實施例可選擇加熱至40℃，加入相對於反應物單體質量0.05％的催化劑異辛酸鉛進行保溫反應；也可選擇加熱至100℃，加入相對於反應物單體質量2％的催化劑異辛酸鉛進行保溫反應；還可以選擇加熱至62℃，加入相對於反應物單體質量0.76％的催化劑異辛酸鉛進行保溫反應；或者，加熱至89℃，加入相對於反應物單體質量1.2％的催化劑異辛酸鉛進行保溫反應，當異氰酸根質量分數降至20-24％，反應時間為10～36小時時，加入相對於反應物單體質量0.01％-0.1％的阻聚劑對甲苯磺醯氯，例如阻聚劑對甲苯磺醯氯的加入量可為反應物單體質量的0.01％、0.1％、0.34％或0.82％，繼續攪拌反應0.5-2h，降溫至室溫，抽濾除去殘留催化劑，得到的無色或淺色透明液體即為異佛爾酮二異氰酸酯三聚體複合物，上述催化劑異辛酸鉛的用量最佳範圍為相對於反應物單體質量加入量的0.1-1.0％。由本發明製得的產物為含有異佛爾酮二異氰酸酯三聚體和異佛爾酮二異氰酸酯單體的多元複合物。
權利要求
1.一種異佛爾酮二異氰酸酯三聚體複合物的製備方法，其特徵在於在惰性氣體的保護下，將反應物異佛爾酮二異氰酸酯單體攪拌並加熱至40-100℃，加入相對於反應物單體質量0.05-2％的催化劑異辛酸鉛進行保溫反應，當異氰酸根質量分數降至20-24％，反應時間為10～36小時時，加入相對於反應物單體質量0.01％-0.1％的阻聚劑對甲苯磺醯氯，繼續攪拌反應0.5-2h，降溫至室溫，抽濾除去殘留催化劑，得到的無色或淺色透明液體即為異佛爾酮二異氰酸酯三聚體複合物。
2.根據權利要求1所述的異佛爾酮二異氰酸酯三聚體複合物的製備方法，其特徵在於催化劑異辛酸鉛的用量最佳範圍為相對於反應物單體質量加入量的0.1-1.0％。
3.根據權利要求1所述的異佛爾酮二異氰酸酯三聚體複合物的製備方法，其特徵在於產物為含有異佛爾酮二異氰酸酯三聚體和異佛爾酮二異氰酸酯單體的多元複合物。
全文摘要
本發明提供一種異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI)三聚體複合物的製備方法，在惰性氣體的保護下，將異佛爾酮二異氰酸酯單體攪拌並加熱，加入催化劑異辛酸鉛進行保溫反應，再加入阻聚劑對甲苯磺醯氯，繼續攪拌反應，降至室溫，抽濾除去殘留催化劑，得到異佛爾酮二異氰酸酯三聚體複合物；本發明具有產物為無色或淺色透明液體，蒸汽壓較低，不含溶劑，粘度低，使用便捷，應用範圍廣泛，綜合性能好，對環境無汙染等優點。
文檔編號C07D251/00GK1699352SQ200510040418
公開日2005年11月23日 申請日期2005年6月8日 優先權日2005年6月8日
發明者祁爭健, 羅振揚 申請人:東南大學