[发明专利]一种基于生物基五亚甲基二异氰酸酯的非离子型水性固化剂及其制备方法

说明书

本发明涉及固化剂技术领域，具体涉及一种基于生物基五亚甲基二异氰酸酯的非离子型水性固化剂及其制备方法。本发明基于生物基五亚甲基二异氰酸酯的非离子型水性固化剂的制备方法，包括以下步骤：将除杂后的生物基五亚甲基二异氰酸酯三聚体在惰性气体保护下升温至40～100℃，然后加入多元醇，之后反应4～6小时，待产物呈透明状时，降温至25～40℃，即得基于生物基五亚甲基二异氰酸酯的非离子型水性固化剂。本发明的非离子型水性固化剂的制备方法，采用“一锅法”，操作简单，操作流程易于掌握，反应过程中副反应少，可靠性高，无需加入有机溶剂，安全环保，适合工业化生产。

技术领域

本发明涉及固化剂技术领域，具体涉及一种基于生物基五亚甲基二异氰酸酯的非离子型水性固化剂及其制备方法。

背景技术

随着现代科学技术及现代工业的发展，环境污染给人们赖以生存的地球以及人类本身造成了极大的威胁。传统涂料含有大量溶剂，在制造及施工过程中排入大气污染环境。水漆取代油漆是一场革命，是人类生存需要、科学技术发展的必然。低碳环保是水性固化剂行业的出路，最大限度地用环保型涂料固化剂替代溶剂型涂料固化剂，使涂料固化剂实现全面环保化、水性化。

通过多异氰酸酯聚合物的亲水改性制备的水性异氰酸酯固化剂是聚氨酯涂料的重要组成部分。目前市售的产品和实验室探索的水性固化剂都是基于六亚甲基二异氰酸酯(HDI)和异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)等，其中HDI由于直链脂肪族结构的优异性，不含苯环这类易被氧化的基团，具有良好的耐黄变性能，另外HDI不受共扼效应与诱导效应的影响，NCO的反应活性低于芳香族的NCO基团，所以，HDI型固化剂是高端聚氨酯涂料的首选。但是，六亚甲基二异氰酸酯合成过程依赖化石资源且需要剧毒的氰化物作为原料，生产制备过程复杂，对环境污染非常大。因此，需要开发一种环保无污染且性能优异的非离子型水型固化剂及其制备方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种固含量高、表干时间快、环保无污染的基于生物基五亚甲基二异氰酸酯的非离子型水性固化剂的制备方法。

本发明的第二个目的在于提供一种上述制备方法得到的基于生物基五亚甲基二异氰酸酯的非离子型水性固化剂。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种基于生物基五亚甲基二异氰酸酯的非离子型水性固化剂的制备方法，包括以下步骤：将除杂后的生物基五亚甲基二异氰酸酯三聚体在惰性气体保护下升温至40～100℃，然后加入多元醇，之后反应4～6小时，待产物呈透明状时，降温至25～40℃，即得基于生物基五亚甲基二异氰酸酯的非离子型水性固化剂；所述生物基五亚甲基二异氰酸酯三聚体与多元醇的质量比为100：6.67～21.33。

上述生物基五亚甲基二异氰酸酯三聚体由生物基五亚甲基二异氰酸酯单体反应制得，所得的生物基五亚甲基二异氰酸酯三聚体不含有任何的溶剂。生物基五亚甲基二异氰酸酯单体由1,5-戊二胺经过一系列物理和化学方法的处理合成，1,5-戊二胺其合成原料来自于可再生生物质资源，可以由资源丰富的赖氨酸直接生物转化得到，合成过程绿色、无环境安全隐患；另外生物基五亚甲基二异氰酸酯的活性处于TDI和HDI之间，能够完成很好的改性的同时，还可以在成膜时有较高的反应活性，生物基PDI类涂料固化剂在涂膜光泽、表干时间、漆膜丰满度等方面相比石化类HDI聚合物固化剂也具有一定优势。

所述生物基五亚甲基二异氰酸酯三聚体采用减压蒸馏的方式进行除杂。由于生物基五亚甲基二异氰酸酯三聚体的合成原料来源于生物基材料，其含有较多的杂质，这些杂质会对合成过程以及合成后产品的稳定性产生不良影响，因此，生物基五亚甲基二异氰酸酯三聚体在使用前要进行减压蒸馏除杂处理。

所述减压蒸馏采用旋转蒸发仪，所述旋转蒸发仪的压力为5～60mbar，蒸馏的温度为120～200℃，蒸馏的时间为20～60min，收集减压蒸馏后的重组分。

所述多元醇的分子量为200～1000。优选的，所述多元醇的分子量为400～700。