[发明专利]一种聚氨酯固化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种溶剂型双组份聚氨酯涂料与粘合剂用聚氨酯固化剂，具体涉及一种具有低游离异氰酸酯单体且耐黄变聚氨酯固化剂及其制备方法。

背景技术

聚氨酯涂料具有成膜温度低、附着力强、耐磨性好、硬度大以及耐化学品、耐候性好等优越性能。通过配方的改进，聚氨酯的涂膜可以做成高硬度的涂膜，也可以制成柔韧性极好的弹性涂膜，大大加强了聚氨酯涂料的应用范围。聚氨酯胶黏剂也有与之类似的特性，因其含有极性强、化学活泼性高的异氰酸酯和氨酯基，提高了对各种材料的粘结性，并具有很高的反应性。其形成的胶膜坚韧，耐冲击，挠曲性好，剥离强度高，有很好的耐超低温性，耐油和耐磨等性能。

常规聚氨酯涂料的固化剂多集中在某些二异氰酸酯与三羟甲基丙烷的等多元醇的预聚体以及二异氰酸酯的二聚、三聚体，如甲苯二异氰酸酯-三羟甲基丙烷的预聚体（TDI-TMP）、二苯基甲烷二异氰酸酯-三羟甲基丙烷的预聚体（MDI-TMP）、苯二亚甲基二异氰酸酯-三羟甲基丙烷的预聚体（XDI-TMP）、己二异氰酸酯-三羟甲基丙烷的预聚体（HDI-TMP）、己二异氰酸酯三聚体、异佛尔酮二异氰酸酯三聚体等等。

中国专利CN100575417C公开了一种聚氨酯固化剂的制备方法，其中包括两个合成步骤：首先用苯酐、季戊四醇、饱和脂肪酸改性剂、分子量控制剂等制得脂肪酸改性的聚酯多元醇，然后再加入甲苯二异氰酸酯和助剂得到所述的聚氨酯固化剂。该发明的聚氨酯固化剂分子量较大，混溶性好，耐候性和抗黄变性好，漆膜性能优异，但是对其他助剂如抗氧剂、紫外线吸收剂、阻聚剂等依赖性强，原料种类多，制备方法复杂，使得固化剂综合成本增加。

美国专利US4055550公开了一种连续制备部分封闭异氰酸酯固化剂的制备方法，以三羟甲基丙烷和封闭剂（己内酰胺或甲乙酮肟）为A组分预先加热到110℃，以IPDI或TDI为B组分预先加热至37℃，再将两组分按一定比例混合，得到NCO含量为8.2%-13.2%的聚氨酯固化剂。最终产品在常温下为固体粉末，仅可用于粉末涂料的聚氨酯固化剂，且其解封温度较高，时间较长。

中国专利CN101307127A公开了一种具有低游离MDI单体的聚氨酯固化剂及其制备方法，先在MDI和多元醇组合物中加入分子量调节剂，在溶剂中进行预聚反应，而后通过加入三聚催化剂使得多余的MDI单体形成三聚体，来控制游离MDI单体的含量。虽然制得的固化剂毒性低，但因其中含有两种结构的固化体系，会使得固化体系不均匀，固化速度不易控制。

中国专利CN102432790A公开了一种制备聚氨酯固化剂的方法，通过先将单体异氰酸酯聚合得到的固化剂通过外冷式薄膜蒸发器蒸发除去部分的游离异氰酸酯单体，再将从外冷式薄膜蒸发器分理处的重组分经高速旋转床分离得到低游离单体含量的产品。该方法制得的产品虽然可以控制游离异氰酸酯单体含量低于0.6%，但是设备安装比较繁琐，应用不灵活，不适合少剂量产品的制备。

目前常见的固化剂往往不能同时满足高固含量、快固化速度、耐黄变等特性。从反应活性上分析，与二异氰酸酯相连的基团推电子效应越强、位阻效应越小，异氰酸酯基团的反应活性越高，故MDI-TMP、IPDI三聚体等反应活性差，固化速度慢；从黄变机理上分析，易形成共轭结构的材料较易发生黄变，故 TDI-TMP、MDI-TMP、 XDI-TMP等极易产生黄变。因此，开发出一类固含量高、残留的游离异氰酸酯单体含量低同时固化速度快、耐黄变以及粘着性强等性能优异的室内及户外用固化剂是聚氨酯行业最迫切解决的课题。

发明内容

本发明的目的是提供一种固化速度快、耐黄变、粘着性强、剥离强度高的具有低游离异氰酸酯单体且耐黄变聚氨酯固化剂及其制备方法。

本发明采用的技术方案是：

一种聚氨酯固化剂，所述聚氨酯固化剂按以下方法制得：氢化苯二亚甲基二异氰酸酯与多元醇在酯类溶剂A中进行加成反应，然后加入烷烃类萃取剂进行加热萃取来提纯得到多异氰酸酯预聚体固体，最后溶于酯类溶剂B中配成固含量65%-85%（优选70~75%）的溶液，即为所述聚氨酯固化剂；所述氢化苯二亚甲基二异氰酸酯与多元醇的物质的量之比为3~4:1；所述多元醇为三羟甲基丙烷、三羟甲基乙烷中的一种或两者任意比例的混合物。