[发明专利]一种制备含脲二酮基团的异氰酸酯均聚物的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种制备具有高脲二酮基团含量的异氰酸酯均聚物的方法。

背景技术

含有脲二酮基团的异氰酸酯均聚物具有非常低的粘度，因此，其在低溶剂、高固含量涂料组合物中作为交联剂组分应用性能比较优异。

制备具有高含量脲二酮基团的异氰酸酯均聚物的关键在于催化剂的选择，专利报道的催化剂主要包括叔膦类化合物、三氟化硼类化合物、吡啶类化合物。

DE 1670720公开了使用至少一种脂族取代的叔膦或三氟化硼类化合物制备含有脲二酮基团的异氰酸酯均聚物的方法。使用该方法制备的异氰酸酯均聚物具备较高的脲二酮基团含量，但其转化率较低。

CN 1502605 B、CN 1660792 B公开了制备含有脲二酮基团的多异氰酸酯的方法，均使用含有环烷基取代的或直接与磷原子键合的环烷基取代的叔膦作为催化剂。其缺点为，在制备含有脲二酮基团的异氰酸酯均聚物的过程中是高度依赖于转化率，即必须在较低的异氰酸酯转化率的前提下得到脲二酮基团含量高的异氰酸酯均聚物，这种技术的缺点为在分离制备的产品阶段需要回收大量的未参与反应的异氰酸酯单体，能耗较高。

US 8134014公开了使用稠环取代的氨基吡啶类化合物作为催化剂制备含有脲二酮基团的多异氰酸酯的方法，其制备的异氰酸酯均聚物中脲二酮基团含量较高，且对适用的异氰酸酯没有特殊限制，但吡啶类化合物易造成产物着色。

现有的催化剂在制备含有脲二酮基团的异氰酸酯均聚物的过程中，都存在比较明显的缺陷，使用叔膦类催化剂只能在较低的异氰酸酯原料转化率的前提下，得到较高的脲二酮基团含量的异氰酸酯均聚物，需要分离回收大量的未反应的异氰酸酯单体，能耗较高；氨基取代吡啶类化合物易导致产品着色。

发明内容

本发明的目的在于提供一种制备含脲二酮基团的异氰酸酯均聚物的方法，该方法使用膦硼化合物作为催化剂，催化异氰酸酯均聚反应制备含脲二酮基团的异氰酸酯均聚物。使用该方法制备的异氰酸酯均聚物脲二酮基团含量高且脲二酮含量对原料异氰酸酯转化率的依赖性明显改善，产品色度低。

为了达到以上目的，本发明采用如下技术方案：

一种制备含脲二酮基团的异氰酸酯均聚物的方法，它包括在催化剂的存在下，使至少一种异氰酸酯发生均聚反应，制备含脲二酮基团的异氰酸酯均聚物，其中所述催化剂为式Ⅰ结构的膦硼化合物：

其中，R₁、R₂和R₃独立地选自直链的或支化的C₁-C₂₀烷基，任意取代的C₃–C₂₀的环烷基，任意取代的C₇-C₁₅芳烷基或任意取代的C₆-C₁₂的芳基；优选甲基，直链的或支化的C₃-C₂₀烷基，烷基取代的C₃–C₂₀的环烷基，烷基取代的C₇-C₁₅芳烷基或烷基取代的C₆-C₁₂的芳基、烷氧基取代的C₆-C₁₂的芳基；更优选自甲基、正丁基、叔丁基、环丙基、环己基、苯基和甲氧基苯基。其中，烷基取代的C₃–C₂₀的环烷基是指被取代基取代后的基团总的碳原子个数为3～20，烷基取代的C₇-C₁₅芳烷基是指被取代基取代之后的基团总碳原子个数为7～15，烷基取代的C₆-C₁₂的芳基是指被取代基取代后的基团总碳原子个数为6～12，烷氧基取代的C₆-C₁₂的芳基是指被取代基取代后的基团总碳原子个数为6～12。

本发明的催化剂膦硼化合物优选以下催化剂中的一种或两种或多种：

本发明所述的异氰酸酯选自脂肪族异氰酸酯、脂环族异氰酸酯和芳香族异氰酸酯中的一种异氰酸酯，其中异氰酸酯的NCO官能度≥2。