[发明专利]用于亚光漆的高固含均分子量无毒聚氨酯固化剂及其制法

说明书

技术领域

本发明属于固化剂的技术领域，涉及一种聚氨酯固化剂，特别涉及一种用于亚光漆的高固含均分子量无毒聚氨酯固化剂及其制备方法。

背景技术

聚氨酯涂料具有优良的性能，一直以来都是涂料中最重要的品种之一，而其中双组份聚氨酯涂料应用最为广泛，双组份涂料中一个组份为含羟基树脂，另一个组份为含有异氰酸酯基的固化剂。利用脂肪族和芳香族二异氰酸酯制备含异氰酸酯基团的聚氨酯固化剂的方法已经广为公开和应用。

甲苯二异氰酸酯(TDI)在催化剂作用下会自聚成以异氰脲酸酯六元环结构为主的自聚体混合物(多称三聚体)。由于三聚体可以与树脂中羟基组分迅速交联，且自身玻璃化温度较高，相容性较差，在亚光木器漆中广为使用，可以有效提高漆膜硬度、附着力以及热稳定性等特性,但其普遍导致漆膜丰满度较差。同时，应用中常常将甲苯二异氰酸酯(TDI)与三羟甲基丙烷(TMP)等多羟基化合物反应为加成物固化剂(简称加成物)，此固化剂因其柔韧性好，丰满度高等特点广泛应用于亮光木器漆中，但其缺点是普遍干速较慢，主要应用于亮光漆中。

目前将甲苯二异氰酸酯加成物应用到亚光木器漆中时，一般采用额外混入一定比例的三聚体来达到目的。三聚体实现消光的机理一般分为两部分，第一部分是本身借助树脂中混有消光粉，其快干性能使得消光粉更好的排布在漆膜表面，增加消光效果；第二部分由于三聚体自身相容性较差，同时使用比例较低，有三聚体部分的漆膜由于相容性较差而在干燥过程中发生卷曲等现象，使溶剂不均匀挥发，导致漆膜表面凹凸不平而加强亚光效果。但目前市场三聚体品种较多，性能相差较大，且较多产品游离单体含量高。此外，不同批次产品的应用，受操作人员操作误差等因素影响，导致不同时期漆膜消光效果不同，而且不同产品分子量分布相差较大，对产品性能也有较大影响。

在实际应用中发现，无论是甲苯二异氰酸酯三聚体还是加成物，分子量分布越集中于低聚反应，固化剂粘度越低，有效异氰酸酯基(NCO)含量越高，漆膜流平性越好，丰满度越高,干速也较快。传统化学法合成过程为降低游离单体含量而提高反应温度或延长反应时间，导致物料中分子多聚现象发生，这样不但显著提高了产品粘度，同时损失了大量活性异氰酸酯基团。

目前，薄膜蒸发技术已趋成熟，部分企业已经采用此方法生产相关产品进入市场。但由于技术条件等方面限制，单独甲苯二异氰酸酯三聚体在进行薄膜蒸发分离游离单体过程中，样品分子会出现结晶、团聚等现象而流动性较差，不能够较好的完成薄膜蒸发分离。

发明内容

为了克服现有技术中的缺点和不足，本发明的首要目的在于提供一种用于亚光漆的高固含均分子量无毒聚氨酯固化剂的制备方法。本发明的制备方法简单，所制备的固化剂具有高固含、分子量分布集中、低游离单体等特点，用于涂料中漆膜快干、亚光、丰满度高。

本发明的另一目的在于提供由上述制备方法制备得到的用于亚光漆的高固含均分子量无毒聚氨酯固化剂。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种用于亚光漆的高固含均分子量无毒聚氨酯固化剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)在氮气保护和搅拌的条件下，向装有溶剂与甲苯二异氰酸酯的反应釜中滴加催化剂，于40～55℃进行反应，当NCO降到13％～23％，降温，加入酸性阻聚剂，得到甲苯二异氰酸酯三聚体；

(2)将多羟基化合物与脱水剂混合，得到脱水多羟基化合物，将脱水多羟基化合物滴加到甲苯二异氰酸酯中，然后在40～70℃下反应2～5小时，降温，得到聚氨酯加成物；

(3)将步骤(1)中甲苯二异氰酸酯三聚体与步骤(2)中的聚氨酯加成物进行搅拌混合，得到聚氨酯固化剂混合物；

(4)将步骤(3)的聚氨酯固化剂混合物采用薄膜蒸发器进行分离，控制温度为100～200℃，压力为10～1000Pa，然后将分离后产物加入稀释溶剂，控制固含量为70％～80％，搅拌均匀，得到用于亚光漆的高固含均分子量无毒聚氨酯固化剂。

步骤(1)中所述催化剂为三乙胺、三丙胺、三正丁基膦、乙酸钾、环烷酸锌，2,4,6-三(二甲氨基)苯酚中的一种以上。

步骤(1)中所述溶剂为醋酸乙酯、醋酸丁酯或醋酸仲丁酯的一种以上。

步骤(1)中所述酸性阻聚剂为磷酸或苯甲酰氯。

步骤(1)中所述催化剂的添加量为甲苯二异氰酸酯质量的0.05％～0.55％；步骤(1)中所述酸性阻聚剂的添加量为甲苯二异氰酸酯质量的0.3％～0.8％。

步骤(1)中所述甲苯二异氰酸酯为2,4-甲苯二异氰酸酯或2,6-甲苯二异氰酸酯中的一种或两种，优选为TDI-80。