改性聚异氰酸酯制造技术

本发明专利技术涉及一种改性聚异氰酸酯及其应用，尤其是作为水溶性或水分散性的涂料的交联组分的用途。该改性聚异氰酸酯，其通过包含下列组分的反应获得：至少一氨基磺酸；至少一聚异氰酸酯；至少一叔胺；和可选的一包含环氧乙烷基团的聚醚醇；改性聚异氰酸酯包含至少一亚氨基噁二嗪二酮结构和至少一异氰脲酸酯结构，亚氨基噁二嗪二酮结构和异氰脲酸酯结构的重量比是1∶300‑1∶5；改性聚异氰酸酯的磺酸根的量为0.75重量％‑1.1重量％，以改性聚异氰酸酯的量为100重量％计；粘度是500mPa.s‑10000mPa.s，根据DIN EN ISO 3219：1994‑10在23℃，剪切速率为10s

Modified polyisocyanate

【技术实现步骤摘要】
改性聚异氰酸酯
本专利技术涉及一种改性聚异氰酸酯及其应用，尤其是作为水溶性或水分散性的涂料的交联组分的用途。
技术介绍
针对各国日益趋于严厉的环境法规，近年来水分散性的改性聚异氰酸酯在各种应用领域显现出越来越重要的地位。水分散性的改性聚异氰酸酯常被作为交联组分用于水性双组分涂料或者水性分散体粘合剂、密封剂。水分散性的改性聚异氰酸酯在纺织品整理或无甲醛纺织品印花油墨中被用来交联水分散体，此外还可作为助剂用于纸的湿增强处理(参看例如EP-A0959087和其中引用的文献)。目前，水分散性的改性多异氰酸酯可以大致分为两类：非离子改性和离子改性。非离子改性聚异氰酸酯特别是聚醚改性聚异氰酸酯被广泛应用，但是其仍然具有很多缺点。例如，由于在分散期间要克服很高的粘度，因而只有施加相当大的剪切力(例如高速搅拌)才能使其被均匀地分散到水中。又例如，这类聚醚改性聚异氰酸酯在水性双组分涂料中用作交联剂时，为达到较好的分散性，一般会引入较多份数的聚醚，一方面永久影响涂料形成的涂层的耐水性能，另一方面显著降低了聚醚改性聚异氰酸酯中的异氰酸根的浓度，降低了交联密度。为了克服上述缺点，人们尝试使用离子改性聚异氰酸酯。例如使用羧酸基团改性聚异氰酸酯(EP-A0443138、EP-A0510438和EP-A0548669)得到水分散性的羧酸基团改性聚异氰酸酯。羧酸基团改性聚异氰酸酯可以通过搅拌分散到水中，而不必使用高剪切力，但其储藏稳定性较差，尤其是羧酸基团被中和以后。并且，由于羧酸基团改性聚异氰酸酯的羧酸盐基团具有一定的催化活性，导致羧酸基团改性聚异氰酸酯中的异氰酸酯基团在室温下已经开始聚合，例如三聚成聚异氰脲酸酯结构或生成d-聚酰胺结构，从而导致羧酸基团改性聚异氰酸酯发生凝胶化，存储稳定性差。又例如磺酸基团改性聚异氰酸酯得到的水分散性的磺酸基团改性聚异氰酸酯。CN101754990A披露了使用含有苯环的4-氨基甲苯-2-磺酸来改性聚异氰酸酯的方法，得到的磺酸基团改性聚异氰酸酯的水分散性优于羧酸基团改性聚异氰酸酯，但其中存在的苯环使得其形成的涂层的耐黄变性能降低。CN1190450C披露了使用3-环己氨基丙磺酸和2-(环己基氨基)-乙磺酸为亲水改性试剂，叔胺作为相转移催化剂和中和剂来制备改性聚异氰酸酯。CN104448232披露了使用4-(环己基氨基)-丁磺酸为亲水改性试剂，叔胺作为相转移催化剂来制备改性聚异氰酸酯，得到改性聚异氰酸酯。上述磺酸基团改性聚异氰酸酯在不需要很高的剪切力下就可以分散在水中，但是在实际的操作过程中，施工人员仍然需要先用溶剂将磺酸基团改性聚异氰酸酯稀释至70-80％以降低其粘度，再将其与其他涂料组分混合，施以手动搅拌分散得到涂料。溶剂的加入会显著提高涂料的VOC含量，对环境和人体造成伤害。因此，业界需要一种不需要溶剂稀释就具有很好的手动搅拌性和分散性的改性聚异氰酸酯。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种改性聚异氰酸酯及其应用，尤其是作为水溶性或水分散性的涂料的交联组分的用途。根据本专利技术的改性聚异氰酸酯，所述改性异氰酸酯通过包含下列组分的反应获得：a.至少一符合式I的氨基磺酸；其中，R1和R2各自独立地是氢、取代或未取代的和/或包含杂原子的具有1-18个碳原子的脂肪族基团、取代或未取代的和/或包含杂原子的具有3-18个碳原子的脂环族基团、取代或未取代的和/或包含杂原子的具有1-18个碳原子的芳族基团；R1和R2反应形成具有3-8个碳原子的脂环族基团或具有3-8个碳原子的被氧原子或氮原子取代的杂环基团；R3是线性或支化的具有2-8个碳原子的脂肪族基团；b.至少一聚异氰酸酯；c.至少一叔胺；和d.可选的一包含环氧乙烷基团的聚醚醇；所述改性聚异氰酸酯包含至少一亚氨基噁二嗪二酮结构和至少一异氰脲酸酯结构，所述亚氨基噁二嗪二酮结构和异氰脲酸酯结构的重量比是1∶300-1∶5；所述改性聚异氰酸酯的磺酸根(磺酸根是指SO3-，分子量为80g/mol)的量为0.75重量％-1.1重量％，以所述改性聚异氰酸酯的量为100重量％计；所述改性聚异氰酸酯的粘度是500mPa.s-10000mPa.s，根据DINENISO3219：1994-10在23℃，剪切速率为10s-1下测定。根据本专利技术的一个方面，提供了根据本专利技术所提供的改性聚异氰酸酯的制备方法，在组分c存在下使组分a、组分b和任选的组分d反应得到所述改性聚异氰酸酯。根据本专利技术的又一方面，提供了根据本专利技术所提供的改性聚异氰酸酯作为起始组分在制备聚氨酯中的用途。根据本专利技术的又一方面，提供了根据本专利技术所提供的改性聚异氰酸酯作为交联组分用于水溶性或水分散性的涂料、粘合剂或密封剂的用途。根据本专利技术的又一方面，提供了根据本专利技术所提供的改性聚异氰酸酯作为起始组分用于制备封闭剂封闭的聚异氰酸酯的用途。根据本专利技术的又一方面，提供了一种包含根据本专利技术所提供的改性聚异氰酸酯的涂料、粘合剂或密封剂。根据本专利技术的又一方面，提供了一种涂覆有根据本专利技术所提供的涂料、粘合剂或密封剂的基材。根据本专利技术的又一方面，提供了根据本专利技术所提供的改性聚异氰酸酯在提高涂料、粘合剂或密封剂的手搅性中的用途。根据本专利技术的又一方面，提供了根据本专利技术所提供的改性聚异氰酸酯作为交联组分用于水溶性的或水分散性的水性双组分涂料中的应用。根据本专利技术的又一方面，提供了一种水性双组分涂料，包含：至少一水性羟基树脂分散体、至少一根据本专利技术所提供的改性聚异氰酸酯、可选的助剂和可选的添加剂。根据本专利技术的又一方面，提供了水性双组分涂料的制备方法，包含以下步骤：以任意方式混合水性羟基树脂分散体、可选的助剂和可选的添加剂得到一混合物，将根据本专利技术所提供的改性聚异氰酸酯与所述混合物混合、手动搅拌得到所述水性双组分涂料。根据本专利技术的又一方面，提供了一种产品，包含一基材以及将根据本专利技术所提供的水性双组分涂料涂布到所述基材上形成的涂层。根据本专利技术的再一方面，提供了制造产品的方法，将根据本专利技术所提供的水性双组分涂料涂布到基材上，随后固化、干燥。本专利技术的改性聚异氰酸酯可在不需要溶剂稀释的情况下直接与其他涂料组分混合，施以简单的手动搅拌就可以均匀分散在树脂体系中得到涂料，且涂料形成的涂层光泽和透明度好。包含本专利技术的改性聚异氰酸酯的涂料、粘合剂或密封剂的混合制备过程中改性聚异氰酸酯不需要添加溶剂来分散，因此，制备得到的涂料、粘合剂或密封剂的VOC含量低。因此，本专利技术实际提供了一种具有很好的手动搅拌性，且分散性好的改性聚异氰酸酯，包含其的涂料形成的涂层具有高光泽和良好的透明度。具体实施方式本专利技术提供一种改性聚异氰酸酯，其通过包含下列组分的反应获得：a.至少一符合式I的氨基磺酸；其中，R1和R2各自独立地是氢、取代或未取代的和/或包含杂原子的具有1-18个碳原子的脂肪族基团、取代或未取代的和/或包含杂原子本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种改性聚异氰酸酯，其通过包含下列组分的反应获得：/na.至少一符合式I的氨基磺酸；/n

【技术特征摘要】
20181130 CN 20181146349181.一种改性聚异氰酸酯，其通过包含下列组分的反应获得：
a.至少一符合式I的氨基磺酸；



其中，
R1和R2各自独立地是氢、取代或未取代的和/或包含杂原子的具有1-18个碳原子的脂肪族基团、取代或未取代的和/或包含杂原子的具有3-18个碳原子的脂环族基团、取代或未取代的和/或包含杂原子的具有1-18个碳原子的芳族基团；R1和R2反应形成具有3-8个碳原子的脂环族基团或具有3-8个碳原子的被氧原子或氮原子取代的杂环基团；
R3是线性或支化的具有2-8个碳原子的脂肪族基团；
b.至少一聚异氰酸酯；
c.至少一叔胺；和
d.可选的一包含环氧乙烷基团的聚醚醇；
所述改性聚异氰酸酯包含至少一亚氨基噁二嗪二酮结构和至少一异氰脲酸酯结构，所述亚氨基噁二嗪二酮结构和异氰脲酸酯结构的重量比是1∶300-1∶5；所述改性聚异氰酸酯的磺酸根的量为0.75重量％-1.1重量％，以所述改性聚异氰酸酯的量为100重量％计；所述改性聚异氰酸酯的粘度是500mPa.s-10000mPa.s，根据DINENISO3219：1994-10在23℃，剪切速率为10s-1下测定。


2.根据权利要求1所述的改性聚异氰酸酯，其特征在于，所述改性聚异氰酸酯的亚氨基噁二嗪二酮结构和异氰脲酸酯结构的重量比是1∶200-1∶5，优选1∶100-1∶5，进一步优选1∶100-1∶6，再优选1∶30-1∶7，最优选1∶30-1∶20。


3.根据权利要求1所述的改性聚异氰酸酯，其特征在于，所述改性聚异氰酸酯的粘度是500mPa.s-7000mPa.s，优选1000mPa.s-7000mPa.s，最优选3000mPa.s-7000mPa.s，根据DINENISO3219：1994-10在23℃，剪切速率为10s-1下测定。


4.根据权利要求1所述的改性聚异氰酸酯，其特征在于，所述改性聚异氰酸酯的磺酸根的量为0.75重量％-1.0重量％，以所述改性聚异氰酸酯的量为100重量％计。


5.根据权利要求1-4任一项所述的改性聚异氰酸酯，其特征在于，所述R3是线性或支化的具有2-4个碳原子的脂肪族基团，进一步优选是线性或支化的具有2-3个碳原子的脂肪族基团，最优选是线性或支化的具有3个碳原子的脂肪族基团。


6.根据权利要求1-4任一项所述的改性聚异氰酸酯，其特征在于，所述氨基磺酸是下列的一种或多种：3-环己氨基丙磺酸、4-(环己基氨基)-1-丁磺酸和2-(环己基氨基)乙磺酸，进一步优选下列的一种或多种：3-环己氨基丙磺酸和4-(环己基氨基)-1-丁磺酸，最优选3-环己氨基丙磺酸。


7.根据权利要求1-4任一项所述的改性聚异氰酸酯，其特征在于，所述氨基磺酸的量为1.5重量％-3.5重量％，优选2重量％-3重量％，最优选2.2重量％-2.9重量％，以所述组分a和组分b的量为100重量％计。


8.根据权利要求1-4任一项所述的改性聚异氰酸酯，其特征在于，所述聚异氰酸酯包含至少一亚氨基噁二嗪二酮结构和至少一异氰脲酸酯结构，所述亚氨基噁二嗪二酮结构和异氰脲酸酯结构的重量比是1∶300-1∶5，优选1∶200-1∶5，进一步优选1∶100-1∶5，再优选1∶100-1∶6，还优选1∶30-1∶7，最优选1∶30-1∶20。


9.根据权利要求1-4任一项所述的改性聚异氰酸酯，其特征在于，所述聚异氰酸酯是下列的一种或多种：脂肪族聚异氰酸酯和脂环族聚异氰酸酯，优选脂肪族聚异氰酸酯，最优选六亚甲基二异氰酸酯的具有异氰脲酸酯结构和亚氨基噁二嗪二酮结构的衍生物。


10.根据权利要求1-4...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘好，徐娜，施国萍，马亚光，夏添，H约瑟夫拉斯，
申请(专利权)人：科思创德国股份有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE