[发明专利]一种新型水溶性封端异氰酸酯的合成方法

说明书

本发明涉及一种新型水溶性封端异氰酸酯的合成方法。该方法包括：封端剂水溶液制备，异氰酸酯均相溶液制备，水溶性封端异氰酸酯制备。该方法加入了仲醇聚氧乙烯醚S‑90，改善了不溶于水的异氰酸酯在水溶液中的溶解性，使得反应不再是在非均相中进行，提高了封端异氰酸酯的产率。

技术领域

本发明属于异氰酸酯的封闭方法领域，特别涉及一种新型水溶性封端异氰酸酯的合成方法。

背景技术

随着社会的迅速发展，人们对于环保，无甲醛释放的交联剂越来越关注。异氰酸酯交联剂不会释放甲醛等有害人体健康的物质，且其分子中异氰酸酯反应活性高有利于交联，分子结构设计简单，使得异氰酸酯树脂有着广阔的应用前景。但是异氰酸酯中没有水溶性基团使得其难以溶于水，并且异氰酸酯基具有很高的活性使得其很容易与含有活泼氢的亲核试剂反应，这给异氰酸酯胶黏剂的使用带来了很多困难。人们希望异氰酸酯交联剂在运输、储存时异氰酸酯基失去活性，在需要使用的时候异氰酸酯基再具有活性，与其他材料形成交联。封闭型异氰酸酯可以满足上述要求而成为研究热点。封闭型异氰酸酯可以分为封闭型水性异氰酸酯和封闭型溶剂性异氰酸酯。相对于封闭型溶剂性异氰酸酯，封闭型水性异氰酸酯具有良好的水溶性，制备简单，应用更广泛等优点。

各种封闭剂对异氰酸酯的封闭有不同的优缺点。醇类化合物是最早用做异氰酸酯封闭剂的化合物，一般其稳定性较好，解封闭温度比较高，但三卤化合物的解封闭温度较低，解封闭速率较高。与醇类封闭剂相比，酚类封闭剂与异氰酸酯基的反应速率较低，但其解封闭温度较低，是目前研究较为深入的一种封闭剂。酰胺、酰亚胺类封闭剂普遍具有较高的解封闭温度。亚硫酸氢盐化合物可与异氰酸酯反应得到一种含有二硫化物结构的封闭型异氰酸酯，由于亚硫酸氢盐本身是一种水溶性的封闭剂，故可制备水分散性良好的封闭型异氰酸酯，这是亚硫酸氢盐类封闭剂的最大特点。亚硫酸氢盐在实际应用时常与焦亚硫酸氢盐一起使用，以提高封闭率和封闭异氰酸酯的稳定性。亚硫酸氢钠可在较低温度下实现对异氰酸酯基的封闭，在受热时也能快速解封闭。

目前合成水溶性的亚硫酸氢钠封端异氰酸酯主要的方法是：用乙酸乙酯或者二氧六烷溶解亚硫酸氢钠，在亚硫酸氢钠的水溶液中加入乙醇或异丙醇增加异氰酸酯在亚硫酸氢钠水溶液中的溶解性。这种方法利用的是乙醇既溶于乙酸乙酯，又溶于水的特点来增加异氰酸酯在水中溶解性，但是仅仅加入乙醇，异氰酸酯还是以较大液滴分散在水溶液中，没有完全解决这一问题，这种方法的产率因此也只有80％左右。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种新型水溶性封端异氰酸酯的合成方法，以克服现有技术中水溶性的亚硫酸氢钠封端异氰酸酯过程中异氰酸酯只能漂浮在溶液表面无法均匀分散在亚硫酸氢钠水溶液中的缺陷。

本发明加入了表面活性剂仲醇聚氧乙烯醚S-90，表面活性剂的加入使得异氰酸酯在水溶液中形成稳定均匀分散的体系，提高了产率。

本发明的一种新型水溶性封端异氰酸酯的合成方法，包括：

(1)将亚硫酸氢钠溶于水中，得到亚硫酸氢钠质量分数为20～35％的水溶液，与溶液1互溶，得到封端剂水溶液，其中，溶液1为由质量比为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，亚硫酸氢钠与乙二胺四乙酸的质量比为2.12～2.80:0.1～0.2；

(2)将异氰酸酯溶于溶剂中，得到异氰酸酯质量分数为72～85％的均相溶液；

(3)在搅拌条件下，将步骤(2)中异氰酸酯均相溶液加入到步骤(1)中封端剂水溶液中，反应，得到水溶性封端异氰酸酯，其中异氰酸酯与步骤(1)中亚硫酸氢钠的比例为1.46～2.15mL:2.12～2.56g。

所述步骤(2)中溶剂为乙酸乙酯或二氧六烷。

所述步骤(2)中异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯﹑六亚甲基二异氰酸酯﹑2,4-甲苯二异氰酸酯或4,4-二甲基苯烷二异氰酸酯。