[发明专利]一种无溶剂水性多异氰酸酯固化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种无溶剂水性多异氰酸酯固化剂及其制备方法和应用。这种无溶剂水性多异氰酸酯固化剂是含有磺酸基团的多异氰酸酯预聚物。这种无溶剂水性多异氰酸酯固化剂的制备方法是将二羧基磺酸盐溶于有机溶剂中，再与多异氰酸酯预聚物反应，然后蒸馏出有机溶剂，得到无溶剂水性多异氰酸酯固化剂。同时也公开了这种无溶剂水性多异氰酸酯固化剂的应用。本发明的无溶剂水性多异氰酸酯固化剂，是真正的VOC零排放产品，同时本产品还具有优良的水分散性和贮存稳定性，NCO含量高，粘度低，能与含羟基或羧基或氨基的多种树脂配套制成双组份聚氨酯涂料和双组份聚氨酯胶粘剂，能赋予产品良好的耐水性及高强度。

技术领域

本发明涉及一种无溶剂水性多异氰酸酯固化剂及其制备方法和应用。

背景技术

随着人们环保意识的增强和国家环保法规执行力度的加大，双组份聚氨酯涂料和聚氨酯胶粘剂的水性化研究正如火如荼地展开，目前含羟基的聚氨酯树脂水性化研究已比较深入，但含端异氰酸酯基的水性固化剂大多还含有一定的溶剂，仍然存在着挥发性有机溶剂毒性问题。

CN105949436A公开了一种水可分散的HDI-TDI混合三聚体固化剂，先制备出三聚体，脱除未反应的单体后，直接把固体状态的二羟甲基丙酸(DMPA)加入无溶剂HDI-TDI三聚体中反应制成无溶剂固化剂，其制造工艺比较困难，因为DMPA并不能溶解在三聚体中，固体料加进去后经搅拌会粘附在反应器的壁上。CN105968304A公开了一种高性能水性聚氨酯固化剂，也是直接把固体状态的羟基羧酸和环己烷与亲水聚醚混合后滴加入无溶剂的多异氰酸酯中，反应制成100％固含量的固化剂。总之，现有文献公开的制备无溶剂多异氰酸酯固化剂工艺方法的技术难度还是比较大的，实现工业化生产还有待于更深入的研究，而市场与日倶争的需求迫使本领域技术人员对无溶剂水性多异氰酸酯固化剂进行更多的技术开发。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种无溶剂水性多异氰酸酯固化剂，能够实现聚氨酯固化剂的VOC零排放；本发明的目的之二在于提供这种无溶剂水性多异氰酸酯固化剂的制备方法；本发明的目的之三在于提供这种无溶剂水性多异氰酸酯固化剂的应用。

本发明所采取的技术方案是：

一种无溶剂水性多异氰酸酯固化剂，是含有磺酸基团的多异氰酸酯预聚物。

这种无溶剂水性多异氰酸酯固化剂的制备方法，是将二羧基磺酸盐溶于有机溶剂中，再与多异氰酸酯预聚物反应，然后蒸馏出有机溶剂，得到无溶剂水性多异氰酸酯固化剂。

制备方法中，二羧基磺酸盐与多异氰酸酯预聚物的摩尔比为(0.03～0.2)：1；有机溶剂的加入量为二羧基磺酸盐质量的3～10倍。

制备方法中，有机溶剂为N-甲基吡咯烷酮。

制备方法中，二羧基磺酸盐为二羧基磺酸碱金属盐。

制备方法中，多异氰酸酯预聚物为HDI三聚体、HDI缩二脲、HDI预聚物、IPDI三聚体、HMDI预聚物中的至少一种。

制备方法中，蒸馏的具体方法为真空蒸馏法、薄膜蒸馏法、热气鼓泡法中的其中一种。

制备方法具体包括以下步骤：

a)将二羧基磺酸盐与N-甲基吡咯烷酮加入反应容器中，升温至50℃～60℃搅拌溶解0.5h～1h，加入占多异氰酸酯预聚物总用量30％～70％的多异氰酸酯预聚物反应；

b)加入抗氧剂，封闭反应器，通入保护气，在50℃～100℃下反应5h～10h，再加入剩下的多异氰酸酯预聚物，搅拌混合均匀；

c)蒸馏出有机溶剂，降温至60℃，出料，得到无溶剂水性多异氰酸酯固化剂。

制备方法的步骤b)中，抗氧剂的添加量占二羧基磺酸盐与多异氰酸酯预聚物质量之和的0.01％～0.5％。