一種異氰酸酯固化劑的合成方法與流程
2023-05-21 19:05:16
本發明屬於化工加工領域，具體涉及一種異氰酸酯固化劑的合成方法。
背景技術：
：聚氨酯塗料是一種廣泛使用的防護塗料，還存在著不耐高溫、附著力不好、耐老化性差、耐鹽霧性差等缺點。矽烷可以跟許多無機和有機材料反應，是個非常多功能的產品，有機矽烷作為偶聯劑、交聯劑和表面改性劑，以其特有的性能廣泛地應用在許多領域，從膠黏劑，到塗料到鑄造粘合劑等等。有機矽烷作為偶聯劑，它能與玻璃纖維表面的矽醇基團或其他無機填料表面的分子作用形成共價鍵；此外，矽氧烷偶聯劑還含有一種別的不同的官能團與聚合分子鍵合，以獲得良好的界面結合，進一步增加無機相與有機相間的交聯強度。現有的技術下生產的矽氧烷偶聯劑在聚氨酯塗料行業應用主要問題是若添加像氨丙基三乙氧基矽烷，由於伯胺活性強與異氰酸酯反應太快、可操作時間太短；而若添加環氧基團的偶聯劑，由於環氧基團不與異氰酸酯反應，偶聯的效果又不太明顯；若添加單官能度的異氰酸酯矽氧烷，漆膜的交聯強度不足，會出現漆膜發粘的現象。技術實現要素：為此，本發明所要解決的技術問題在於克服現有技術會出現漆膜發粘的基石瓶頸，從而提出一種可有效提高聚氨酯塗膜的附著力、提高耐高溫、耐老化、耐鹽霧的異氰酸酯固化劑的合成方法。為解決上述技術問題，本發明公開了一種異氰酸酯固化劑的合成方法，所述合成方法步驟如下：1)有機矽改性聚天門冬氨酸酯預聚體的合成：取氨基矽氧烷，滴加與所述氨基矽氧烷等摩爾量的馬來酸酯，滴加完之後保溫處理，得到聚天門冬氨酸酯預聚體；2)異氰酸酯固化劑的合成：將步驟1)所得的預聚體，滴加到相當於所述預聚體等摩爾量的異氰酸酯三聚體，滴完之後保溫處理，得到有機矽改性異氰酸酯固化劑。優選的，所述馬來酸酯為馬來酸二甲酯、馬來酸二乙酯、馬來酸二丙酯、馬來酸二異丙酯、馬來酸二丁酯、馬來酸二異丁酯、馬來酸二異辛酯中的一種或幾種。優選的，步驟1)中所述氨基矽氧烷為氨丙基三甲氧基矽烷或者氨丙基三乙氧基矽烷。優選的，步驟2)中所述的異氰酸酯三聚體為HDI三聚體、TDI三聚體、MDI三聚體、HMDI三聚體、IPDI三聚體中的至少一種。優選的，所述六亞甲基二異氰酸酯三聚體中異氰酸酯基的含量為19.5％-23％。優選的，步驟1)中，滴加馬來酸酯過程中，溫度保持50℃以下，並且同時通氮氣進行保護。優選的，所述步驟2)中，滴加所述異氰酸酯三聚體的操作過程中，溫度保持在30℃以下。優選的，所述步驟1)中，保溫處理的溫度為50-120℃，時長為24-72小時。更為優選的，所述步驟2)中，保溫處理的溫度為30-80℃，時長為2-8小時。本發明的上述技術方案相比現有技術具有以下優點：本發明所述工藝的反應溫度上升不劇烈，速度可控，合成出來的聚異氰酸酯粘度低，可以直接應用與雙組分的聚氨酯塗料行業中；將矽氧鍵和天門冬氨酸酯結構引入到聚氨酯中，可有效提高聚氨酯塗膜的附著力、提高耐高溫、耐老化、耐鹽霧等性能；具有極大的市場前景和經濟價值。具體實施方式實施例1本實施例公開了一種異氰酸酯固化劑的合成方法，所述方法步驟如下：1)製備NCO％(NCO％指的是聚異氰酸酯中異氰酸酯基含量即NCO含量)為8.6％的有機矽改性異氰酸酯。在250ml四口燒瓶中投入氨丙基三乙氧基矽烷110.5g，在250ml恆壓滴管中加入馬來酸二乙酯86g，在常溫下滴加馬來酸二乙酯，控制溫度在45℃以下滴加並且通氮氣保護。滴加完之後升溫至70℃，保溫48小時出料，得到帶仲氨基的矽氧烷預聚體(反應說明：一分子的氨丙基三乙氧基矽烷與一分子的馬來酸二乙酯加成反應生成天門冬氨酸酯)。2)將該預聚體39.3g加到250ml恆壓滴管，將NCO％＝21.7％的六亞甲基二異氰酸酯三聚體58g加到250ml的四口燒瓶中，在20℃以下滴加預聚體。滴完之後升溫至30℃保溫3小時出料；得到NCO％＝8.6％的有機矽改性異氰酸酯固化劑。(反應說明一分子的矽氧烷天門冬氨酸酯預聚體與一分子的三聚體反應，NH:NCO＝1:3。即反應掉三聚體中的其中一個NCO，留下兩個NCO。這兩個NCO留下來作為聚氨酯的固化劑用。)實施例2本實施例公開了一種異氰酸酯固化劑的合成方法，所述方法步驟如下：1)製備NCO％(NCO％指的是聚異氰酸酯中異氰酸酯基含量即NCO含量)為12％的有機矽改性異氰酸酯。在250ml四口燒瓶中投入氨丙基三甲氧基矽烷89.5g，在250ml恆壓滴管中加入馬來酸二乙酯86g，在常溫下滴加馬來酸二乙酯，控制溫度在50℃以下滴加並且通氮氣保護。滴加完之後升溫至70℃，保溫48小時出料，得到帶仲氨基的矽氧烷預聚體。2)將該預聚體35.1g加到250ml恆壓滴管，將NCO％＝21.7％的六亞甲基二異氰酸酯三聚體87.4g加到250ml的四口燒瓶中，在20℃以下滴加預聚體。滴完之後升溫至30℃保溫3小時出料；得到NCO％＝12％的有機矽改性異氰酸酯固化劑。實施例3本實施例公開了一種異氰酸酯固化劑的合成方法，所述方法步驟如下：1)製備NCO％(NCO％指的是聚異氰酸酯中異氰酸酯基含量即NCO含量)為8.5％的有機矽改性異氰酸酯。在250ml四口燒瓶中投入氨丙基三甲氧基矽烷89.5g，在250ml恆壓滴管中加入馬來酸二丁酯114g，在常溫下滴加馬來酸二丁酯，控制溫度在50℃以下滴加並且通氮氣保護。滴加完之後升溫至70℃，保溫48小時出料，得到帶仲氨基的矽氧烷預聚體。2)將該預聚體101g加到250ml恆壓滴管，將NCO％＝21.7％的六亞甲基二異氰酸酯三聚體145g加到250ml的四口燒瓶中，在20℃以下滴加預聚體。滴完之後升溫至30℃保溫3小時出料；得到NCO％＝8.5％的有機矽改性異氰酸酯固化劑。實施例4本實施例公開了一種異氰酸酯固化劑的合成方法，所述方法步驟如下：1)製備NCO％(NCO％指的是聚異氰酸酯中異氰酸酯基含量即NCO含量)為8.5％的有機矽改性異氰酸酯。在250ml四口燒瓶中投入氨丙基三甲氧基矽烷89.5g，在250ml恆壓滴管中加入馬來酸二丁酯114g，在常溫下滴加馬來酸二丁酯，控制溫度在50℃以下滴加並且通氮氣保護。滴加完之後升溫至50℃，保溫72小時出料，得到帶仲氨基的矽氧烷預聚體。2)將該預聚體101g加到250ml恆壓滴管，將NCO％＝19.5％的TDI三聚體(與所述預聚體等摩爾量的)加到250ml的四口燒瓶中，在20℃以下滴加預聚體。滴完之後升溫至80℃保溫2小時出料；得到NCO％＝8.5％的有機矽改性異氰酸酯固化劑。實施例5本實施例公開了一種異氰酸酯固化劑的合成方法，所述方法步驟如下：1)製備NCO％(NCO％指的是聚異氰酸酯中異氰酸酯基含量即NCO含量)為8.5％的有機矽改性異氰酸酯。在250ml四口燒瓶中投入氨丙基三甲氧基矽烷89.5g，在250ml恆壓滴管中加入馬來酸二丁酯114g，在常溫下滴加馬來酸二丁酯，控制溫度在50℃以下滴加並且通氮氣保護。滴加完之後升溫至120℃，保溫24小時出料，得到帶仲氨基的矽氧烷預聚體。2)將該預聚體101g加到250ml恆壓滴管，將NCO％＝23％的MDI三聚體(與所述預聚體等摩爾量的)加到250ml的四口燒瓶中，在20℃以下滴加預聚體。滴完之後升溫至30℃保溫8小時出料；得到NCO％＝8.5％的有機矽改性異氰酸酯固化劑。實驗例提高樹脂在基材的附著力以及耐鹽霧效果使用胺當量為276的聚天門冬氨酸酯為主體樹脂與實施例1固化劑和六亞甲基二異氰酸酯三聚體固化劑按不同比例混合，噴板，膜厚100微米，養護2周測試附著力對比以及耐鹽霧1400小時之後附著力對比如下(表1所示)：表1六亞甲基二異氰酸酯三聚體/實施例13/15/17/110拉開法附著力Mpa11.411.110.911.6鹽霧後附著力Mpa16.413.412.59.8顯然，上述實施例僅僅是為清楚地說明所作的舉例，而並非對實施方式的限定。對於所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這裡無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。而由此所引伸出的顯而易見的變化或變動仍處於本發明創造的保護範圍之中。當前第1頁1 2 3