专利名称：：Mdi三聚体固化剂及其制备方法
技术领域：
：本发明涉及一种用于涂料、粘合剂、弹性体中固化剂及其制备方法，具体的说是一种是MDI三聚体固化剂及其制备方法。
背景技术：
：目前市场上销售的三聚体产品主要是TDI三聚体、HDI三聚体、IPDI三聚体、TDI和HDI混合三聚体、TDI和MDI混合三聚体，而MDI由于自身结构、制作工艺和产品性能等原因，目前市场上还没有用MDI单体制备的三聚体产品。下面为二异氰酸酯的三聚反应反应式，在反应过程中，反应程度的不同，生成三聚体的同时会有一些副反应发生，如生成二聚体、四聚体和大分子量的多聚体等。<formula>formulaseeoriginaldocumentpage3</formula>由于MDI(二苯基曱烷二异氰酸酯)与TDI(曱苯二异氰酸酯)分子结构上的不同，在MDI分子中，两个-NCO基之间没有直接相互影响，由于芳环的共轭效应影响，使得-NCO基的电子云偏移于芳环方向环芳c=c5:使得-NCO基上的碳原子的电子云密度下降，显示出更好的正电性，更容易受到亲核试剂的攻击，所以这-NCO基具有更大的反应活性。正是由于MDI单体中NCO基团活性高，反应活性相等原因，若像制备TDI三聚体那样，加入三聚催化剂直接进行反应，等剩余少量单体时再通过薄膜蒸发等工艺把游离单体分离，则出现反应程度难以控制、反应极为剧烈，让反应无限制的进行，导致终产品由于聚合度过大而生成大量的多聚体、质均分子量分布宽，与树脂混溶性差等问题，从而使由上述方法制得的MDI三聚体不具有实用性。另外，MDI三聚体的性能和TDI三聚体基本性能相似，只能和TDI/TMP通用固化剂配合使用提高漆膜的干燥速度和打磨性，因此处于成本的考虑，也不会采用HDI三聚体的生产工艺，如将HDI单体只反应总单体质量的21%,然后通过薄膜蒸发等工艺把大量未反应的单体分离，来制备HDI三聚体。其设备投资和生产成本过高、工艺条件苛刻，不适用于生产MDI三聚体。
发明内容本发明目的是为了解决上述技术问题，提供一种MDI三聚体固化剂的制备工艺，该方法工艺简单、生产成本及设备投资低。本发明的另一目的是提供由上述制备工艺制得的MDI三聚体固化剂，该固化剂具有健康环保、成本低廉、与树脂混溶性好等优点，可以在涂料、粘合剂、弹性体等领域中应用。技术方案包括将MDI与三聚催化剂在溶剂中进行三聚反应，并加入分子量调节剂，反应完后加入阻聚剂终止反应，所述三聚催化剂加入量为MDI质量0.1%~0.3°/。，分子量调节剂加入量为MDI质量的1~1.5°/。，所述MDI中2，4、-二苯基曱烷二异氰酸酯至少占MDI质量的50%。所述三聚催化剂为有机膦类如三正丁基膦或三乙基膦、叔胺类如三亚乙基二胺或N,N二曱基千胺中的至少一种。上述催化剂催化效率高、反应时间较短，可提高生产效率，有利于实际生产。所述三聚反应温度为50°C~80°C,优选60。C7(TC。所述溶剂可以例举出如醋酸乙酯、醋酸正丙酯、醋酸异丙酯、醋酸丁酯、醋酸乙酯和醋酸丁酯中的至少一种，优选醋酸乙酯、醋酸丁酯、醋酸乙酯和醋酸丁酯中的至少一种。溶剂的加入量才艮据所要制备的三聚体固化剂的固含量要求得出，如三聚体固化剂中50%的固含量，则余量为溶剂。所述阻聚剂为常用阻聚剂，如苯曱酰氯、磷酸氢盐、磷酸中的一种，加入时机为检测到NC0为固化剂(固含量50±2%质量时)质量百分含量7~8%时加入，以终止反应。由于MDI三聚体是多种官能度异氰酸酯自聚物的混合物，以三聚体为主要成分，如反应程度控制不好，让反应无限制的进行，则生成聚合度过大的无用物质，因此发明人在反应过程中选择了反应活性稍低的2，4、-二苯基曱烷二异氰酸酯至少占50%的MDI单体，加入适量的分子量调节剂以控制反应速率，控制分子量大小。本发明中分子量调节剂优选为二苯基二氯硅烷、乙基苯基二氯硅烷、二正辛基二氯硅烷中的至少一种，分子量调节剂可以与反应物中微量水进行水解反应或者与醇进行醇解反应，生成二元醇和挥发性酸，二元醇可以参与聚合反应，挥发性酸抑制聚合反应，并随着反应的进行逐步挥发，而不影响产品的颜色，使得终产品分子量分布均勻、与树脂混溶性好。温度控制与催化剂种类和用量有关，催化剂催化效率高，或者用量大，相应的要降低反应温度，相反则升高反应温度，以免发生凝胶或者聚合程度过大的无用产品，反应温度最好在50。C8(TC，优选为40。C70。C。利用MDI替代有毒性的二异氰酸酯单体(如TDI等)制备二异氰酸酯的三聚体，通过选择合适分子结构的单体，添加分子量调节剂控制三聚反应速率，调节分子量大小，解决了MDI自身分子结构原因而导致在进行三聚反应时出现的反应速率过快、分子量分布不均、聚合度过大的问题，产品性能满足作为固化剂的各项要求，减少有毒性二异氰酸酯单体在这些领域的应用，工艺简单、设备冲殳资少。本发明产品为无色透明液体，固含为总质量的50%,其余为溶剂时，粘度在25。C下为500mPa.s—1000mPa.s，二甲苯容忍度(二曱苯容忍度=加入二曱苯至混浊重量+所测固化剂质量)为0.71.0，NCO质量百分含量为7.5±0.5%。固含的测定按照GB1725-79(89)进行测试；NCO质量百分含量的测定按照HG/T2409-1992进行测试，二正丁胺法；粘度的测定^換照GB/T2794-1995进^f亍测试；颜色的测定按照GB/T9281-1988进行测试。本发明可以用于涂料、粘合剂、弹性体等领域中，特别是加入哑光漆中，可以减少哑粉用量，降低哑光漆成本。哑光漆中常用固化剂由曱苯二异氰酸酯预聚物和三聚体组成，下表中本发明方法制备的MDI三聚体简称M-50,市售TDI三聚体筒称T-50(武汉仕全兴装饰涂料有限^^司生产)，普通曱苯二异氰酸酯固化剂简称U-50(武汉仕全兴装饰涂料有限^^司生产)。表一M-50对哑光漆性能影响<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>由本发明方法制备的MDI三聚体固化剂与市售的TDI三聚体固化剂作对比，产品各项性能基本相同，可以完全替代TDI三聚体固化剂，特别在哑光漆适用性方面有明显优势，可以减少哑粉用量，降低哑光漆成本。具体实施例MDI-50:占50%质量的4，4、-二苯基曱烷二异氰酸酯，其余为2,4、-二苯基甲烷二异氰酸酯。MDI-40:质量占40%的4，4、-二苯基曱烷二异氰酸酯，其余为2，4、-二苯基曱烷二异氰酸酯和质量百分数不超过2%的2,2、-二苯基曱烷二异氰酸酯烟台万华聚氨酯股份有限公司；二苯基二氯硅烷、乙基苯基二氯硅烷、二正辛基二氯硅烷大连元永有机硅厂；醋酸乙酯聚氨酯级，市售；苯曱酰氯分析纯，武汉江北化工有限公司。其余均为市售。实施例1将180g二苯基亚曱基二异氰酸酯MDI-50加入到带有冷凝器和氮气保护的四口瓶中，加入80g醋酸丁酯和80g醋酸乙酯，开动搅拌，加热升温到50。C，加入0.5gN，N二曱基节胺三聚催化剂，滴加用22.7g醋酸乙酯溶解的2.7g分子量调节剂二苯基二氯硅烷，大约一个小时滴加完，保温反应，温度控制在65土5。C，每隔一小时检测NCO含量，当总的NCO含量降到7%-8%左右时，降温到4(TC，加入O.02g苯曱酰氯阻聚剂终止反应，出料。实施例2将180g二苯基亚曱基二异氰酸酯MDI-50加入到带有冷凝器和氮气保护的四口瓶中，加入80g醋酸丁酯和80g醋酸乙酯，开动搅拌，加热升温到5(TC，加入0.20g三乙基膦，滴加用22g醋酸乙酯溶解的2g分子量调节剂二苯基二氯硅烷，大约一个小时滴加完，保温反应，温度控制在55士5。C,每隔一小时检测NCO含量，当总的NCO含量降到7%-8%左右时，降温加入O.02g苯曱酰氯阻聚剂终止反应，出料。实施例3将180g二苯基亚曱基二异氰酸酯MDI-40加入到带有冷凝器和氮气保护的四口瓶中，加入160g醋酸乙酯，开动搅拌，加热升温到50°C，加入O.18g三正丁基膦三聚催化剂，滴加用21.8g醋酸乙酯溶解的1.8g分子量调节剂乙基苯基二氯硅烷，大约一个小时滴加完，保温反应，温度控制在60士5。C,每隔一小时检测NCO含量，当总的NCO含量降到7%-8%时，降温加入0.02g苯曱酰氯阻聚剂终止反应，出料。实施例4将180g二苯基亚曱基二异氰酸酯M-40加入到带有冷凝器和氮气保护的四口瓶中，加入160g醋酸乙酯，开动搅拌，加热升温到50。C，加入0.3g三亚乙基二胺三聚催化剂，滴加用22g醋酸乙酯溶解的lg分子量调节剂二苯基二氯硅烷和lg二正辛基二氯硅烷，大约一个小时滴加完，保温反应，温度控制在75±5匸，每隔一小时检测NCO含量，当总的NCO含量降到7%8%时，降温加入O.02g苯曱酰氯阻聚剂终止反应，出料。表2列出实施例14中固化剂产品的NCO百分含量、二曱苯容忍度和在25'C时的粘度。表2实施例产品性能参数<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>权利要求1、一种MDI三聚体固化剂的制备方法，其特征在于，将MDI与三聚催化剂在溶剂中进行三聚反应，并加入分子量调节剂，反应完后加入阻聚剂终止反应制得，所述三聚催化剂加入量为MDI质量的0.1％～0.3％，分子量调节剂加入量为MDI质量的1～1.5％，所述MDI中2，4′-二苯基甲烷二异氰酸酯至少占MDI质量的50％。2、如权利要求1所述的MDI三聚体固化剂的制备方法，其特征在于，所述分子量调节剂为二苯基二氯硅烷、乙基苯基二氯硅烷、二正辛基二氯硅烷中的至少一种。3、如权利要求1所述的MDI三聚体固化剂的制备方法，其特征在于，所述三聚催化剂为有机膦类、叔胺类中的至少一种。4、如权利要求3所述的MDI三聚体固化剂的制备方法，其特征在于，所述有机膦类三聚催化剂为三正丁基膦或三乙基膦；所述叔胺类三聚催化剂为三亚乙基二胺或N，N二曱基卡胺。5、如权利要求1所述的MDI三聚体固化剂的制备方法，其特征在于，所述三聚反应温度为50。C80。C。6、一种MDI三聚体固化剂，其特征在于，由权利要求15任一项制备方法制得。全文摘要本发明公开了一种MDI三聚体固化剂及其制备方法，解决了现有技术中由薄膜蒸发等方法制备的MDI三聚体固化剂由于聚合度过大而生成大量的多聚体、质均分子量分布宽，与树脂混溶性差等问题。技术方案包括将MDI与三聚催化剂在溶剂中进行三聚反应，并加入分子量调节剂，反应完后加入阻聚剂终止反应制得，所述三聚催化剂加入量为MDI质量0.1％～0.3％，分子量调节剂加入量为MDI质量1-1.5％，所述MDI中2，4′-二苯基甲烷二异氰酸酯至少占MDI质量的50％。本制备方法生产成本低、工艺设备简单，制得的固化剂具有健康环保、成本低廉、与树脂混溶性好等优点，可以在涂料、粘合剂、弹性体等领域中应用。文档编号C08G18/76GK101307126SQ20081004841公开日2008年11月19日申请日期2008年7月16日优先权日2008年7月16日发明者周冬春,王培鹏,肖玉新申请人:武汉仕全兴装饰涂料有限公司