一种聚氨酯固化剂的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种聚氨酯固化剂的制备方法，属于固化剂技术领域，其技术方案要点是一种聚氨酯固化剂的制备方法，包括如下步骤：S1：在氮气保护下，使反应环境中的含氧量≤1%，将六亚甲基二异氰酸酯预聚物、酯类溶剂、芳香烃类有机溶剂以及分散剂，在常温常压的条件下搅拌20‑30min，得到混合物；S2：向混合物中加入除水剂，继续搅拌5‑10min，然后过100‑400目筛网过滤后，得到聚氨酯固化剂。本发明专利技术通过分散剂与溶剂的配合，可以降低六亚甲基二异氰酸酯预聚物的团聚的现象，改善其分散性，提高固化剂的流动性。

Preparation of a Polyurethane Curing Agent

The invention discloses a preparation method of polyurethane curing agent, which belongs to the technical field of curing agent. The main technical scheme is a preparation method of polyurethane curing agent, including the following steps: S1: under the protection of nitrogen, oxygen content in reaction environment is less than 1%, hexamethylene diisocyanate prepolymer, ester solvent, aromatic hydrocarbon organic solvent and dispersant are prepared at room temperature. Mixture was obtained by stirring at atmospheric pressure for 20 30 min. S2: Water remover was added to the mixture, stirring for 5 10 min, then filtered through 100 400 mesh screen, polyurethane curing agent was obtained. By the combination of dispersant and solvent, the agglomeration of hexamethylene diisocyanate prepolymer can be reduced, the dispersion of hexamethylene diisocyanate prepolymer can be improved, and the fluidity of curing agent can be improved.

【技术实现步骤摘要】
一种聚氨酯固化剂的制备方法
本专利技术涉及固化剂
，更具体的说，它涉及一种聚氨酯固化剂的制备方法。
技术介绍
聚氨酯涂料是目前较常见的一类涂料，可以分为双组分聚氨酯涂料和单组分聚氨酯涂料；双组分聚氨酯涂料一般是由异氰酸酯预聚物和含羟基树脂两部分组成，通常称为固化剂组分和主剂组分；其中固化剂又称为熟化剂或交联剂。聚氨酯涂料固化剂在常温是可以与树脂长期稳定共存，在热处理时该固化剂释放出来的异氰酸酯(-NCO)基团与树脂分子链上羟基、羧基、氨基等基团反应形成交联网络，所得漆膜的交联度得以提高，使体系具有较高的抗性和耐性。传统型的固化剂以聚酯多元醇和多异氰酸酯而原料，在催化剂的作用下合成的一类带有多个-NCO官能团的聚氨酯的预聚物，根据多异氰酸酯的种类的不同，可以将固化剂分为脂肪族异氰酸型固化剂以及芳香族异氰酸酯型固化剂；其中脂肪族异氰酸酯型固化剂中的异氰酸酯主要有六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、二环己基甲烷二异氰酸酯(H12MDI)；芳香族异氰酸酯主要有甲苯二异氰酸酯(TDI)和二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)；由于脂肪族异氰酸酯相对于芳香族异氰酸酯更耐黄变，因此更适合于有耐候性需求的场所下使用。其中，HDI型固化剂由于具有优异的耐候性和保光保色性，采用HDI型固化剂制备的聚氨酯涂料还具有优良的物理机械性能和耐水、耐磨、耐腐蚀等性能，因此HDI型固化剂被广泛使用。由于HDI的两个异氰酸根反应性相同，为避免副反应的发生，往往需要采用增加HDI的用量，但是这也导致在反应结束后体系中还含有大量未反应的HDI单体；由于HDI蒸汽压低，挥发性大，其毒性也较大，过多残留的HDI单体会造成环境污染并且影响人体健康，因此必须要对反应体系中游离的HDI单体进行处理。现有的去除游离HDI单体的方法主要有化学反应法、溶剂萃取法、分子蒸馏法和薄膜蒸发法。化学反应法工艺简单、操作方便、成本低廉，但是缺点是在反应时，部分反应物会与HDI预聚物反应，导致黏度增加，影响产物的品质。溶剂萃取法要消耗大量溶剂、操作困难，难以在工业生产中广泛应用。分子蒸馏法需要对粗制品进行长时间的高温加热，而异氰酸酯在150℃以上容易生成脲基甲酸酯，影响产品品质。薄膜蒸发法是将预聚物预热到一定温度，使其流入薄膜蒸发器中，通过薄膜蒸发器的刮板将预聚物均匀地涂在加热的器壁上，形成液膜，使单体从液膜上挥发分离，通过冷却装置进行冷却收集；薄膜蒸发法是目前比较成熟的技术，因此应用比较广泛，但是薄膜蒸发分离时由于单体浓度较低，分离之后的预聚物容易发生结晶、团聚的现象，影响固化剂的性能并且会降低其与树脂的相容性，影响聚氨酯涂料的性能；因此，如果能够提高固化剂的分散性，是一个需要解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的之一在于提供一种聚氨酯固化剂的制备方法，其通过分散剂与溶剂的配合，可以降低六亚甲基二异氰酸酯预聚物的团聚的现象，改善其分散性，提高固化剂的流动性。本专利技术的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种聚氨酯固化剂的制备方法，包括如下步骤：以重量份数计：S1：在氮气保护下，使反应环境中的含氧量≤1％，将六亚甲基二异氰酸酯预聚物90-95份、酯类溶剂5-7份、芳香烃类有机溶剂3-4份以及分散剂1-2份，在常温常压的条件下搅拌20-30min，得到混合物；S2：向混合物中加入除水剂2-3份，继续搅拌5-10min，然后过100-400目筛网过滤后，得到聚氨酯固化剂。通过采用上述技术方案，在聚氨酯固化剂制备的过程中，除水剂的加入可以去除体系中残留水分，在氮气保护的条件下，可以降低水氧对体系的影响，提高固化剂的稳定性；而其中的分散剂提高六亚甲基二异氰酸酯预聚物在溶剂中的分散性，提高固化剂的流动性。进一步地，所述分散剂为硬脂酸。通过采用上述技术方案，硬脂酸别名为十八碳烷酸，安全无毒，不会对人体健康造成影响；可以降低六亚甲基二异氰酸酯预聚物的团聚现象，提高其在溶剂中的分散性。进一步地，所述酯类溶剂包含重量比为1:1的乙酸正丁酯、乙酸乙酯。通过采用上述技术方案，乙酸正丁酯与乙酸乙酯是一种优良的有机溶剂，可以提高固化剂的流动性，改善其与树脂的相容性。进一步地，所述芳香烃类有机溶剂为二甲苯。通过采用上述技术方案，二甲苯是一种无水透明的液体，其与分散剂、酯类溶剂配合后，具有协同作用，可以显著改善固化剂的流动性，提高固化剂的使用性能。进一步地，所述除水剂为3-丁基-2-(1-乙基戊基)噁唑烷。通过采用上述技术方案，3-丁基-2-(1-乙基戊基)噁唑烷可以去除体系中的水分，以消除聚氨酯涂料在使用时的针孔，减轻涂层的光泽损失和雾浊，提高涂层的光泽度以及光滑度。进一步地，S1中的氮气在使用时要先经过干燥处理，使其水分含量≤0.15％。通过采用上述技术方案，氮气经过干燥处理后，可以降低体系中的水分含量，减少副反应，提高固化剂性能的稳定性。进一步地，所述六亚甲基二异氰酸酯预聚物采用如下方法制备：以重量份数计：①将三羟甲基丙烷以及二羟甲基丙酸在温度为100-110℃在、真空度为0.06-0.09MPa的条件下脱水1.5-2h；②将脱水后的三羟甲基丙烷10-15份与乙酸正丁酯10-15份在70-80℃的温度下，搅拌10-20min，得到混合物A；将脱水后的二羟甲基丙酸4-6份与三乙胺1-3份在60-70℃的温度下，搅拌10-20min，得到混合物B；③在氮气保护下，取六亚甲基二异氰酸酯35-40份、聚乙二醇10-15份以及催化剂0.2-0.3份，在50-55℃的温度下进行搅拌，边搅拌边滴加混合物A以及混合物B；然后升温至60-65℃，保温反应2-3h；继续升温至80-90℃，加入阻聚剂0.1-0.2份，保温30-40min，然后降温至40-50℃，得到粗产物；④采用薄膜蒸发技术，使粗产物中游离的六亚甲基二异氰酸酯单体≤0.10％，得到六亚甲基二异氰酸酯预聚物。通过采用上述技术方案，反应体系中，控制含水量以及含氧量，可以减少副反应的发生，提高体系的稳定性；以六亚甲基二异氰酸酯、聚乙二醇为原料制备的六亚甲基二异氰酸酯预聚物具有优异的耐黄变性能，较低游离的HDI单体，由该固化剂制备的聚氨酯涂料具有良好的耐候性、柔韧性以及耐磨性，具有较短的干燥时间，具有良好的经济价值。进一步地，所述有机锡催化剂包含重量比为1:1的二月桂酸二丁基锡、二乙酸二丁基锡。通过采用上述技术方案，二乙酸二丁基锡的催化速度比二月桂酸二丁基锡快，采用二月桂酸二丁基锡与二乙酸二丁基锡复配使用时，在可以实现较快的催化速度的同时，也能降低体系中的醋酸气味。进一步地，所述阻聚剂为磷酸或苯甲酰氯中的一种。通过采用上述技术方案，磷酸与苯甲酰氯作为反应中的阻聚剂，可以使聚合中指，从而提高固化剂的储存期；而磷酸与苯甲酰氯属于酸性阻聚剂，在固化剂使用的时候，可以用碱除去，操作简单，便于实现。进一步地，所述薄膜蒸发技术的工艺条件为：采用薄膜蒸发器对粗产物中游离的六亚甲基二异氰酸酯单体进行二次分离，在一次分离之后，向去除部分游离的六亚甲基二异氰酸酯单体的粗产物中加入粗产物重量的1/10的乙酸正丁酯，搅拌均匀之后再进行二次分离；其中一次分离的条件为：温度为160-165℃、真空度为30-40Pa；二次分离的条件为180-1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种聚氨酯固化剂的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：以重量份数计：S1：在氮气保护下，使反应环境中的含氧量≤1%，将六亚甲基二异氰酸酯预聚物90‑95份、酯类溶剂5‑7份、芳香烃类有机溶剂3‑4份以及分散剂1‑2份，在常温常压的条件下搅拌20‑30min，得到混合物；S2：向混合物中加入除水剂2‑3份，继续搅拌5‑10min，然后过100‑400目筛网过滤后，得到聚氨酯固化剂。

【技术特征摘要】
1.一种聚氨酯固化剂的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：以重量份数计：S1：在氮气保护下，使反应环境中的含氧量≤1%，将六亚甲基二异氰酸酯预聚物90-95份、酯类溶剂5-7份、芳香烃类有机溶剂3-4份以及分散剂1-2份，在常温常压的条件下搅拌20-30min，得到混合物；S2：向混合物中加入除水剂2-3份，继续搅拌5-10min，然后过100-400目筛网过滤后，得到聚氨酯固化剂。2.根据权利要求1所述的一种聚氨酯固化剂的制备方法，其特征在于：所述分散剂为硬脂酸。3.根据权利要求1所述的一种聚氨酯固化剂的制备方法，其特征在于：所述酯类溶剂包含重量比为1:1的乙酸正丁酯、乙酸乙酯。4.根据权利要求1所述的一种聚氨酯固化剂的制备方法，其特征在于：所述芳香烃类有机溶剂为二甲苯。5.根据权利要求1所述的一种聚氨酯固化剂的制备方法，其特征在于：所述除水剂为3-丁基-2-(1-乙基戊基)噁唑烷。6.根据权利要求1所述的一种聚氨酯固化剂的制备方法，其特征在于：S1中的氮气在使用时要先经过干燥处理，使其水分含量≤0.15%。7.根据权利要求1所述的一种聚氨酯固化剂的制备方法，其特征在于：所述六亚甲基二异氰酸酯预聚物采用如下方法制备：以重量份数计：①将三羟甲基丙烷以及二羟甲基丙酸在温度为100-110℃在、真空度为0.06-0.09MPa的条件下脱水1.5-2h；②将脱水后的三羟甲基丙烷10-15份与乙酸正丁酯10-15份在70...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆彩峰，朱卫红，刘红艳，
申请(专利权)人：上海稻畑精细化工有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31