[发明专利]一种低游离亮光甲苯二异氰酸酯固化剂及其制备方法

说明书

本发明属于固化剂技术领域，公开了一种低游离亮光甲苯二异氰酸酯固化剂及其制备方法。本发明固化剂为高相容性、低游离单体含量的基于甲苯二异氰酸酯三聚体的亮光聚氨酯固化剂。本方法包括以下步骤：将甲苯二异氰酸酯、长链醇、抗氧化剂、抗黄变剂和溶剂混合均匀，在60～90℃反应0.5～2h，得到TDI聚氨酯预聚物；将温度控制为30～90℃，加入催化剂，反应2～6h；再加入甲苯二异氰酸酯，反应1～5h；加入溶剂和含羟苯酯类试剂在40～90℃保温2～8h；再加入溶剂和阻聚剂，50～100℃保温0.5～2h，得到粘度200～400mPa·s，容忍度≥3.6，F‑TDI≤0.5％的高相容性超低粘度无毒级聚氨酯固化剂。

技术领域

本发明属于固化剂技术领域，特别涉及一种低游离亮光甲苯二异氰酸酯固化剂及其制备方法。本发明固化剂为高相容性、低游离单体含量的基于甲苯二异氰酸酯三聚体的亮光聚氨酯固化剂。

背景技术

甲苯二异氰酸酯(TDI)多异氰酸酯作为固化剂具有低挥发性、高官能度、优异的漆膜性能等优点，相比其他固化剂具有快的固化速度，高的耐水解、耐腐蚀和热稳定性。在合适的温度和催化剂下，TDI会发生三聚反应，根据参与反应的分子个数会生成三聚体、五聚体、七聚体以及更大分子量的多聚物。

游离TDI单体对施工人员呼吸系统有不可逆转的伤害，因此降低聚氨酯固化剂中游离TDI含量成了国内外固化剂研究的重点攻关方向。国标GB1858-2009《室内装饰装修材料溶剂型木器漆涂料中有害物质限量》中，规定配漆后游离TDI限量值应≤0.4％，这表明固化剂中游离TDI的含量必须降至0.8％以下才能达到国家标准。

国外聚氨酯固化剂产品的游离单体含量一般在0.5％以下，至今已经报道的降低游离单体含量的方法包括溶剂萃取法、薄膜蒸发法、分子筛吸收法、化学法、超临界萃取法等。为了提高产品与羟基树脂的混容性、使产品分子量分布均匀，一般采取不完全反应法，即当反应进行到60％左右终止反应，采用薄膜蒸发器去除未反应的单体，如以Bayer、Dow、BASF为代表的大公司采用此技术，固化剂产品的游离TDI含量＜0.5％。相较而言，国内很少有大规模的去除游离单体的设备，降低残留单体含量主要还是靠改变配方和增加反应程度来实现。这些措施直接导致产品粘度过大、和羟基树脂混容性、色泽深、工艺不稳定。而亮光固化剂不仅需要低游离单体含量，又要保证有极低的粘度提供流动性、较高的容忍度来保证和羟基树脂的相容性，因此合成难度较大。国内很少有研发出优质的亮光固化剂，因此在亮光固化剂的研究方面仍然有大有前景。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点与不足，本发明的首要目的在于提供一种低游离亮光甲苯二异氰酸酯固化剂的制备方法。

利用本发明制备方法，无需后处理，即可获得固含量＝51±1.0％，NCO含量＝7.4±0.4，粘度＝200～400mPa·s(25℃)，容忍度≥3.6，颜色(Fe-Co)≤1，游离甲苯二异氰酸酯单体(F-TDI)含量≤0.5％的高相容性超低粘度无毒级聚氨酯固化剂。

本发明另一目的在于提供上述方法制备的低游离亮光甲苯二异氰酸酯固化剂。

本发明的目的通过下述方案实现：

一种低游离亮光甲苯二异氰酸酯固化剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)将甲苯二异氰酸酯、长链醇、抗氧化剂、抗黄变剂和溶剂混合均匀，在60～90℃条件下反应0.5～2小时，得到TDI聚氨酯预聚物；

(2)将反应体系温度控制为30～90℃，加入催化剂，反应2～6小时；再加入甲苯二异氰酸酯，反应1～5小时；

(3)加入溶剂和含羟苯酯类试剂在40～90℃保温2～8小时；再加入溶剂和阻聚剂，50～100℃保温0.5～2小时，得到低游离亮光甲苯二异氰酸酯固化剂。