[发明专利]一种氟改性低游离甲苯二异氰酸酯聚氨酯固化剂及其制备方法

说明书

本发明涉及一种氟改性低游离甲苯二异氰酸酯聚氨酯固化剂及其制备方法，为采用三步催化法制得的甲苯二异氰酸酯聚氨酯固化剂，以含氟偶联剂为催干增硬剂与疏水剂，采用活泼含氟改性剂对游离甲苯二异氰酸酯捕捉反应与改性。本发明具有以下优点：合成工艺与活性含氟改性剂特殊的反应性结合，使得所述固化剂具有小于0.4％的异氰酸酯单体含量；经本发明配置的涂料完全固化后涂膜疏水性高；含氟偶联剂的加入提高了所述固化剂的硬度、耐磨性及丰满度。

技术领域

本发明涉及一种固化剂，尤其涉及到一种氟改性低游离甲苯二异氰酸酯聚氨酯固化剂及其制备方法，属于有机合成技术领域。

技术背景

聚氨酯是涉及建材、家具、涂料、塑料、皮革和粘合剂等行业的重要材料。聚氨酯性能的优劣关系到木器家具、玩具、汽车、制革、鞋业和复合薄膜等数以千亿计的产品的质量。聚氨酯涂料的涂膜具有硬度高、韧性好、耐化学品性强和干燥速度快等优点，是性能卓越、应用最广泛的溶剂型涂料之一。

聚氨酯涂料是由两个组份构成，一个组份是以醇酸树脂、聚酯树脂和氨基树脂等为基础调配，还一个关键组份就是聚氨酯固化剂。聚氨酯固化剂由于以异氰酸酯单体为原料，难免会有一定的异氰酸酯单体。原则上异氰酸酯单体越少越好，例如，目前在木器家具涂料中，超过75％的涂料是双组份聚氨酯涂料，都要用到聚氨酯固化剂。GB18581-2001《室内装饰装修材料溶剂型木器涂料中有害物质限量》规定聚氨酯涂料中游离TDI含量不大于0.7％。游离的异氰酸酯单体有着较大的毒性，而且低游离单体固化剂具有较低的粘度、较长的釜中寿命和较长的储存期。NCO基团含量高，NCO基团含量是评价聚氨酯固化剂好坏的又一重要指标，含量越高，其后续产品性能越好。降低固化剂中未反应的异氰酸酯单体的工艺包括分子筛、溶剂萃取、薄膜蒸发法和化学合成法。

中国专利CN201310469710.4公开了一种低游离高相溶性聚氨酯固化剂的制备方法，该发明先利用不同的温度条件将大部分量的游离甲苯二异氰酸酯反应掉；然后通过将游离单体在催化剂的作用下发生三聚等反应，把剩余的游离甲苯二异氰酸酯单体去除，使制备出来的固化剂产物中游离甲苯二异氰酸酯含量达到最新国标要求，而且所得产物固含高、粘度低、相容性好、稳定性好、配漆后漆膜性能不变。但是该发明固化剂配制的聚氨酯涂料完全固化后，存在疏水性能、硬度同常规固化剂未有提高，综合性能稍差。

发明内容

为克服现有技术的缺点和不足，本发明的目的旨在提供一种氟改性低游离甲苯二异氰酸酯聚氨酯固化剂及其制备方法。

本发明所述的的一种氟改性低游离甲苯二异氰酸酯聚氨酯固化剂，为采用三步催化法制得的甲苯二异氰酸酯聚氨酯固化剂，它以含氟偶联剂为催干增硬剂与疏水剂，采用活泼含氟改性剂对游离甲苯二异氰酸酯捕捉反应与改性，所述的氟改性低游离甲苯二异氰酸酯聚氨酯固化剂的制备方法，以重量份数计，包括以下步骤：

(1)在氮气保护下，在反应器中加入50～70份甲苯二异氰酸酯、5～10份含氟改性剂、25～35份稀释剂，开启搅拌将物料搅拌均匀，加热至60～80℃，缓慢加入0.05～0.3份催化剂，60～80℃继续反应1～2h，得固化剂I；

(2)向固化剂Ⅰ中逐滴滴加0.1～0.3份催化剂、3～6份含氟偶联剂、8～15份稀释剂的混合液，0.5h～1h滴加完毕，然后60～80℃反应2～3h，每20min测量体系-NCO百分含量，当体系达到目标-NCO百分含量为16％～12％后，即得固化剂II；

(3)将5～10份活性含氟改性剂、5～10稀释剂的混合液，逐滴滴加至固化剂II中，0.5～1h滴加完毕，常温继续反应2～3h，每10min测量体系-NCO百分含量，当体系达到目标-NCO百分含量为10％～6％后，立即加入0.1～0.8份阻聚剂并降温至20℃，即得所述的氟改性低游离甲苯二异氰酸酯聚氨酯固化剂。