一种hdi三聚体的制备方法
【专利摘要】本发明涉及一种HDI三聚体的制备方法，其特征在于包括下列步骤：第一步，氮气保护下，反应釜中加入HDI，升温到40～90℃，再按比例加入催化剂，反应温度控制40～90℃，时间4～8小时，第二步，反应达到20～30%转化率后加入终止剂，温度控制在40～90℃，保温0.5-1小时后，降至常温得到HDI三聚体粗产品；第三步，用分子蒸馏器处理粗产品，当HDI三聚体产品中游离HDI单体≥0.5%时，进行二次处理，直至HDI三聚体产品中游离HDI单体降至0.5%以下，得HDI三聚体产品。本发明反应温度低，催化效率高，反应时间短；得到的HDI三聚体固化剂无色透明，与树脂相容性好，具有良好的耐候性。
【专利说明】一种HDI三聚体的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及聚氨酯应用领域，尤其是一种HDI三聚体的制备方法。
【背景技术】
[0002]HDI单体挥发性和毒性较大，一般以HDI固化剂的形式进行应用，其中HDI三聚体固化剂用量最大。HDI三聚体固化剂属于高档固化剂，最显著的特点是优异的耐候性和保光保色性，还具有一般聚氨酯涂料优良的物理机械性能和耐水、耐磨、耐腐蚀等性能。
[0003]HDI三聚体是HDI在催化剂作用下自聚而成的多异氰酸酯固化剂，由于催化剂的选择性及反应条件的局限，制备工艺多存在反应温度高，催化效率低，反应时间长等问题，产品游离含量高。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是为解决上述问题，提供一种HDI三聚体的制备方法。
[0005]为实现上述目的，本发明采取的技术方案为:一种HDI三聚体的制备方法，其特征在于包括下列步骤:
第一步，反应:氮气保护下，在带有搅拌和回流冷凝器的反应釜中加入HDI，升温到40?90°C并进行搅拌，再按比例加入催化剂进行反应，反应温度控制在40?90°C，反应时间为4?8小时，HDI的转化率为20?30% ；
第二步，终止:反应达到上述转化率后加入终止剂，温度控制在40?90°C，保温0.5-1小时后，降至常温，得到HDI三聚体粗产品；
第三步，精馏:用分子蒸馏器处理HDI三聚体粗产品，轻组分为HDI单体，重组分为HDI三聚体产品，当重组分HDI三聚体产品中游离HDI单体多0.5%时，再用分子蒸馏器进行处理，直至HDI三聚体产品中游离HDI单体降至0.5%以下，得HDI三聚体产品；
第四步，循环:分子蒸馏器分离出来的HDI单体与新HDI原料一起加入反应釜中，开始进行上述第一步，然后重复上述步骤，周而复始。
[0006]催化剂用量为HDI质量的0.05?1% ;终止剂与催化剂的比例按摩尔比为0.6?0.8:10
[0007]所述催化剂为2，4，6—三(二甲胺基甲基)苯酚、N，N，2，4，6-五甲基苯胺、三乙烯二胺、三乙基胺、三正丁基膦，二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡，乙酸钾、草酸钠、三苯基膦或辛酸四甲基铵盐。
[0008]所述终止剂为对苯甲酸、苯甲酰氯和磷酸。
[0009]所述分子蒸馏器为刮膜式分子蒸馏器，分子蒸馏器温度控制为150-200°C，压力绝压 I ?0.00Imbar。
[0010]第三步分离出来的HDI单体还能用于生产HDI预聚物。
[0011]本发明的有益效果是:工艺反应温度低，催化效率高，反应时间短；得到的HDI三聚体固化剂无色透明，与树脂相容性好，具有良好的耐候性。
【具体实施方式】
[0012]实施例1:氮气保护下，反应釜中投入HDI 1000g，升温至60°C，加入三正丁基膦
1.2g，催化HDI单体进行三聚反应，当反应6h转化率为25%时加入终止剂苯甲酰氯0.58g，经过2h保温得到HDI三聚体粗产物。
[0013]粗产物打入分子蒸馏器前的预热槽，预热后经进入分子蒸馏器，按温度160°C，绝压0.2mbar条件分离HDI，HDI单体进入单体储槽，初步分离产品进入初步分离三聚体储槽。HDI三聚体产品的游离含量2.51%，需进行二次分离。
[0014]按温度185°C，绝压0.05mbar条件调整分子蒸馏器，初步分离产品进入预热槽，预热后进入分子蒸馏器分离HDI单体，HDI单体进入单体储槽，二次分离产品进入三聚体产品储槽。分离后的HDI单体重新加入反应釜生产HDI预聚物。
[0015]经检测，HDI三聚体理化指标为:
固含量:100%
NCO 含量:21.8 色度(Pt-Co色号):25 游离HDI含量:0.20%
HDI三聚体固化剂配漆后漆膜性能的测定，包括附着力(GB/T 9286-1998色漆和清漆漆膜的划格试验)、铅笔硬度(GB/T 6739-2006色漆和清漆铅笔法测定硬度)、耐冲击性(GB/T 1732-1993漆膜耐冲击测定法)、柔韧性(GB/T 6742-2007色漆和清漆弯曲试验(圆柱轴))等。
[0016]漆膜检测结果:
附着力级；柔韧性:2mm ;铅笔硬度;耐冲击性:50cm反冲通过。
[0017]HDI耐候性试验:HDI三聚体75w紫外灯照射下，15天颜色不变，耐候性好。
[0018]以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种HDI三聚体的制备方法，其特征在于包括下列步骤: 第一步，反应:氮气保护下，在带有搅拌和回流冷凝器的反应釜中加入HDI，升温到40?90°C并进行搅拌，再按比例加入催化剂进行反应，反应温度控制在40?90°C，反应时间为4?8小时，HDI的转化率为20?30% ； 第二步，终止:反应达到上述转化率后加入终止剂，温度控制在40?90°C，保温0.5-1小时后，降至常温，得到HDI三聚体粗产品； 第三步，精馏:用分子蒸馏器处理HDI三聚体粗产品，轻组分为HDI单体，重组分为HDI三聚体产品，当重组分HDI三聚体产品中游离HDI单体多0.5%时，再用分子蒸馏器进行处理，直至HDI三聚体产品中游离HDI单体降至0.5%以下，得HDI三聚体产品； 第四步，循环:分子蒸馏器分离出来的HDI单体与新HDI原料一起加入反应釜中，开始进行上述第一步，然后重复上述步骤，周而复始。
2.如权利要求1所述的一种HDI三聚体的制备方法，其特征在于，催化剂用量为HDI质量的0.05?1% ;终止剂与催化剂的比例按摩尔比为0.6?0.8:1。
3.如权利要求1所述的一种HDI三聚体的制备方法，其特征在于，所述催化剂为2，4，6—三(二甲胺基甲基)苯酚、N, N, 2，4，6-五甲基苯胺、三乙烯二胺、三乙基胺、三正丁基膦，二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡，乙酸钾、草酸钠、三苯基膦或辛酸四甲基铵盐。
4.如权利要求1所述的一种HDI三聚体的制备方法，其特征在于，所述终止剂为对苯甲酸、苯甲酰氯和磷酸。
5.如权利要求1所述的一种HDI三聚体的制备方法，其特征在于，所述分子蒸馏器为刮膜式分子蒸馏器，分子蒸馏器温度控制为150-200°C，压力绝压I?0.0Olmbar。
6.如权利要求1所述的一种HDI三聚体的制备方法，其特征在于，第三步分离出来的HDI单体还能用于生产HDI预聚物。
【文档编号】C07C263/16GK104447413SQ201510006639
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2015年1月8日 优先权日:2015年1月8日
【发明者】徐进, 付振波, 王德秋, 陈玫君, 周玲 申请人:甘肃银光聚银化工有限公司