[发明专利]一种磺酸盐改性的多异氰酸酯及其制备方法

说明书

本发明公开了一种磺酸盐改性的多异氰酸酯及其制备方法，其通过多异氰酸酯与通式为R₁‑HN‑R₂‑SO₃H(1)的磺酸盐反应制备；式(1)中，R₁为碳原子数为3～6的烃基，R₂为碳原子数为2～4的烃基，且R₁与R₂不相同。本发明的磺酸盐改性的多异氰酸酯可以在水性涂料或粘合剂中获得均匀的分布，根据本发明的多异氰酸酯混合物作为水性聚氨酯涂料的交联剂组分产生具有出色的光学性质，尤其是高表面光泽、流动性和高透明度的涂层，以及用于制备聚氨酯化学中已知的封闭剂封闭的多异氰酸酯。

技术领域

本发明涉及磺酸盐改性的多异氰酸酯及其制备方法。

背景技术

多异氰酸酯是聚氨酯胶黏剂的主要原料之一，制造聚氨酯胶黏剂用的多异氰酸酯有二异氰酸酯、三异氰酸酯以及它们的改性体，多异氰酸酯是聚氨酯工业最重要的原材料。

近年来，由于环保要求不断提高，水分散性多异氰酸酯在许多领域里得到了广泛的应用，例如作为交联剂组分，与羟基组分组成水性双组分聚氨酯涂料，可室温固化，涂料的耐水性、耐溶剂性达到了传统溶剂型聚氨酯涂料的性能，应用在汽车、木器、塑料等领域。在水性粘合剂和密封分散体系中作为添加剂，改进了粘合剂对各种材料的附着力、耐热性等等。在纺织工业上可以作为纺织品成型材料的交联剂，也可以作为添加剂改进纸张的湿强度。

多异氰酸酯由于亲油性较强，因此不能直接分散或乳化在水中，必须对其进行适当处理，也即进行亲水改性，才能用于水性体系中，与含羟基官能团的水性分散体进行交联固化。

为了解决这些技术问题，早期使用阳离子型、阴离子型或非离子型的外部乳化剂来实现多异氰酸酯的水溶，但是此种方式存在乳化剂用量大、分散后颗粒较粗、贮存稳定性差、胶层物理机械能不好、耐水性差等缺点。

后期经过许多实验的证明通过在多异氰酸酯中加入亲水的离子基团来实现多异氰酸酯的亲水改性。

根据WO 2001/88006的教导，可通过使任何多异氰酸酯与2-(环己基氨基)乙磺酸(CHES)或3-(环己基氨基)丙磺酸(CAPS)反应获得亲水化多异氰酸酯，其作为水性涂料体系中的交联剂而产生具有高硬度和优异的耐溶剂性和耐化学性的涂层。但此种方式中但是该专利方法制备磺酸盐改性的多异氰酸反应时间较长，可通过这种反应进行多异氰酸酯亲水改性的磺酸盐的种类少，仅公开了3-(环己基氨基)-丙磺酸和2-(环己基氨基)-乙磺酸这两种，并且明确指出许多结构十分类似的其他磺酸盐即使在更激烈的条件下也不能与多异氰酸酯反应。

EP0443138A和EP0548669A提出了引入羧基基团来改性多异氰酸酯的方法。当羧基被中和之后，改性多异氰酸酯可以不需高剪切力而很容易地分散在水中。但其缺点在于，羧酸改性的多异氰酸酯不能分散在pH小于5的体系中；此外，用叔胺对其进行中和以后形成的离子是异氰酸酯自聚的良催化剂，这将造成改性多异氰酸酯存储稳定性的降低。所以羧基改性的多异氰酸酯通常只能以未中和的形式存储，而在使用之前再进行中和，操作费力、繁琐。

发明内容

本发明旨在提供一种水分散性优异、存储稳定性好以及具有良好的有效期(异氰酸酯的保持率)的多异氰酸酯，和该多异氰酸酯的制备方法。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明的第1方案：

一种磺酸盐改性的多异氰酸酯，其特征在于：其通过多异氰酸酯与下述通式(1)表示的磺酸盐反应制备；

R₁——HN——R₂——SO₃H (1)