[发明专利]一种低粘度缩二脲聚异氰酸酯及其制备方法和用途

说明书

本发明涉及一种低粘度缩二脲聚异氰酸酯及其制备方法，所述的低粘度缩二脲聚异氰酸酯包含脲二酮基和缩二脲基且所述脲二酮基与缩二脲基的摩尔比例为0.01‑0.80。其制备方法为先使用膦类化合物催化二异氰酸酯的二聚反应，得到部分含脲二酮基团的异氰酸酯低聚物，然后在反应体系加入催化剂和水继续反应，得到缩二脲聚异氰酸酯。该方法制备的缩二脲聚异氰酸酯粘度低，色度低于20Hazen，显著提高了二异氰酸酯原料的转化率。

技术领域

本发明涉及一种低粘度缩二脲聚异氰酸酯及其制备方法，所述的低粘度缩二脲聚异氰酸酯可以用于聚氨酯涂料用固化剂。

背景技术

聚氨酯涂料以其施工温度范围宽、柔韧性好、附着力强等优良的性能而在汽车原厂漆、汽车修补漆、塑胶漆、工业漆、木器漆、皮革漆等领域获得了广泛的应用。聚氨酯涂料用二异氰酸酯工业化产品主要有HDI、IPDI、TDI和XDI等，分为脂肪族异氰酸酯和芳香族异氰酸酯。脂肪族异氰酸酯类固化剂耐黄变性好，目前市场上基于HDI的异氰酸酯固化剂主要为HDI三聚体和HDI缩二脲这两种产品，其中基于HDI缩二脲涂膜的柔韧性和附着力尤其卓越。

近年来，降低涂料挥发性有机化合物的排放量已经成为发展趋势，高固体分涂料是降低涂料挥发性有机化合物排放量的一个重要发展方向，可降低聚异氰酸酯和多元醇的粘度，以制备高固体分双组分聚氨酯涂料。

缩二脲聚异氰酸酯可以由多异氰酸酯与水、胺或可原位产生水的试剂反应制备，但常规工艺制备的缩二脲粘度很高，需要进行稀释使用。HDI缩二脲25℃时的粘度大于8000cP，使用时通常用有机溶剂进行稀释，如二甲苯、乙二醇乙醚醋酸酯、丙二醇甲醚醋酸酯、乙酸乙酯、乙酸异丙酯、乙酸正丙酯、乙酸丁酯、乙酸异丁酯等，这显然不利于减少有机化合物的排放。

公开专利CN106084182A采用水与多异氰酸酯反应制备缩二脲，在反应过程中加入N杂环卡宾金属络合物，可以抑制缩二脲结构分解产生游离单体，制备的HDI缩二脲产品稳定性好，但是产品的粘度很高，需要采用酯类、酮类及芳香族烃类等溶剂稀释至75％固含量，使用时有机溶剂的挥发不利于人体的健康和环保。

Bayer专利US3976622通过调整二异氰酸酯与缩二脲化试剂的反应摩尔比制备低粘度缩二脲聚异氰酸酯，需要控制二异氰酸酯与单官能度缩二脲化试剂的摩尔比至少为11:1。该方法的本质是控制二异氰酸酯的转化率，在二异氰酸酯与单官能度缩二脲化试剂的摩尔比至少为11:1的条件下，有大量的二异氰酸酯单体未参与反应，需要进行分离和回用处理，必然造成额外的能耗。

Asahi公司专利US4388245公开了高温加热法制备低粘度缩二脲聚异氰酸酯的工艺，基于缩二脲结构的热敏性，二异氰酸酯和高粘度缩二脲以质量比1:2混合在100-200℃下加热，高粘度缩二脲的分子量分布向有利于生成低聚物的方向移动，分离出未反应的二异氰酸酯单体后，即得到低粘度的缩二脲产品。但是高粘度缩二脲聚异氰酸酯是在高温条件下合成的，再通过高温加热使其分解成低粘度缩二脲，这个过程显然很不经济，且高温加热后的低粘度缩二脲聚异氰酸酯产品色号较高。

Bayer专利US4837359报道了二异氰酸酯与二胺在高于250℃的温度下反应制备缩二脲聚异氰酸酯，该方法可以制备粘度较低的缩二脲聚异氰酸酯，且产品色号较低。但是大流量的气态二胺在实际生产过程中难以实现，并且二胺与异氰酸酯的反应活性非常高，很难从工艺上控制该反应。

现有的常规工艺制备低粘度缩二脲聚异氰酸酯的过程中，都存在一定的缺陷，通过控制二异氰酸酯大大过量可以制备粘度较低的产品，但是该方法涉及到大量的未参与反应二异氰酸酯单体的分离和回用问题，能耗非常高；通过高温加热法制备低粘缩二脲聚异氰酸酯，会导致最终产品色号比较高。

发明内容

本发明的目的在于弥补现有技术的不足，提供一种低粘度缩二脲聚异氰酸酯的制备方法。通过此方法得到的缩二脲聚异氰酸酯粘度低，色度低于20Hazen，同时显著提高了二异氰酸酯原料的转化率，能耗低。