专利名称：一种有机硅改性高官能度的多异氰酸酯及其水性化方法
技术领域：
本发明涉及多异氰酸酯，具体是指一种有机硅改性高官能度的多异氰酸酯及其水 性化方法。
背景技术：
当前的多异氰酸酯固化剂大多以异氰酸酯的加成物、缩二脲、三聚体(异氰脲酸 酯)为主体，并进行适当改性得到的产品。如罗地亚公司的专利US6730405描述了利用二 官能度和三官能度单体异氰酸酯在催化剂(如六甲基二硅氮烷)作用下反应，之后用一元 醇终止反应得到官能度为3 5的三聚体多异氰酸酯。拜耳材料科技的专利US43M879、 US4960848等专利都是利用单体异氰酸酯合成得到了含有异氰脲酸酯环的多异氰酸酯，这 些专利，只是在合成方法和所选用的催化剂上有所不同，得到的都是含异氰脲酸酯环的产 物。随着人类环境意识的增强和国际环保法规的实施，溶剂型体系由于含有大量挥发 性有机化合物，最终将会被水溶性体系或者水分散型体系取代。因此，水性化的或水分散 型的多异氰酸酯正是时下最热的研究领域。拜耳公司的专利CN1179995C以较大的NCO/ OH的摩尔比，以异氰酸酯三聚体和单官能度亲水性聚醚反应，一段时间之后加入有机锌催 化剂得到脲基甲酸酯化的“第二代”亲水性多异氰酸酯，官能度均大于3。其后又研究开 发了氨基磺酸改性的、亲水性更好的“第三代”多异氰酸酯固化剂。德国巴斯夫公司专利 CN101027331A以多元醇和异氰酸酯为原料制备得到了高官能度支化体系的多异氰酸酯固 化剂，并利用单官能度亲水性聚醚与之反应掉一部分异氰酸酯基团得到水性的多异氰酸酯 固化剂。上述专利为仅含异氰酸酯活性基团的多异氰酸酯，而多异氰酸酯显然只能凸显出 聚氨酯的性能特点，并且单纯异氰酸酯在耐候耐热性、交联密度以及附着力方面存在不足。为此，本发明提供一种高官能度且具有多重固化机理的有机硅改性高官能度多异 氰酸酯，解决上述专利中存在的缺陷。
发明内容
本发明的目的提供一种高官能度且具有多重固化机理的有机硅改性高官能度多 异氰酸酯及其水性化方法。本发明所提供的有机硅改性高官能度的多异氰酸酯，通过在惰性气体的保护下， 小分子多元醇或胺与含有有机硅结构的二异氰酸酯(I)在50°C 70°C、惰性溶剂和催化剂 的条件下反应，测定体系的-NCO含量，当体系的-NCO含量下降到3% 8%时，加入单异氰 酸酯封端，即可得到有机硅改性高官能度多异氰酸酯。本发明所提供的有机硅改性高官能度的多异氰酸酯，首先由多元醇或胺与二异氰 酸酯反应得到含羟基和两个异氰酸酯基的中间产物，经自身所具有的羟基(OH)与异氰酸 酯基(NCO)发生分子间反应得到较高官能度的中间产物，中间产物再反应得到更高官能度
式中
权利要求
1.一种有机硅改性高官能度的多异氰酸酯，它是通过在惰性气体的保护下，将小分子 多元醇或多元胺与含有有机硅结构的二异氰酸酯在50°C 70°C、惰性溶剂和催化剂的条 件下反应，测定体系的-NCO含量，当体系的-NCO含量下降到3% 8%时，加入单异氰酸酯 封端，即可得到有机硅改性高官能度多异氰酸酯。
2.根据权利要求1所述有机硅改性高官能度的多异氰酸酯，其特征在于所述小分子 多元醇或多元胺为含有三个以上官能度的醇或胺。
3.根据权利要求1或2所述有机硅改性高官能度的多异氰酸酯，其特征在于所述多 元醇选自三羟基丙烷、三羟甲基乙烷、甘油、季戊四醇、双季戊四醇、2-氨基-1，3-丙二醇、2-氨基2-甲基-1，3-丙二醇、3-氨基-1，2-丙二醇、甘露醇或葡萄糖；所述多元胺选自二 乙烯三胺、二亚丙基三胺、N，N' -二(3-氨丙基)乙二胺、三乙醇胺、二乙醇胺、N，N-双[2，3-二羟丙基]胺、N-(2-羟乙基)乙二胺、N42-氨乙基)-1，3_丙二胺或1，3，5_三嗪-1， 3，5QH，4H，6H)-三丙胺。
4.根据权利要求1所述有机硅改性高官能度的多异氰酸酯，其特征在于所述含有有机硅结构的二异氰酸酯具有如下的结构
5.根据权利要求1所述有机硅改性高官能度的多异氰酸酯，其特征在于所述单异氰 酸酯为选自乙基异氰酸酯、异丙基异氰酸酯、正丁基异氰酸酯、正己基异氰酸酯、十二烷基 异氰酸酯、十八烷基异氰酸酯、苯基异氰酸酯、苯乙基异氰酸酯、苄基异氰酸酯、环戊基异氰 酸酯、环己基异氰酸酯、间甲苯异氰酸酯、对甲苯异氰酸酯或2，6_ 二异丙基苯异氰酸酯。
6.根据权利要求1所述有机硅改性高官能度的多异氰酸酯，其特征在于所述惰性气 体选自氩气和氮气；所述惰性溶剂选自丙酮、丁酮、甲基异丁酮、环己酮、乙酸乙酯、乙酸丁 酯、丙二醇甲醚醋酸酯、乙酸戊酯、四氢呋喃、甲苯、二甲苯、N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲 基乙酰胺中的一种或几种的混合；所述催化剂选自二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡、马来酸二 丁基锡、二乙酸二丁基锡、二月桂基硫醇二丁基锡、异辛酸锌、环烷酸锌、环烷酸钴或环烷酸 铅。
7.根据权利要求1所述有机硅改性高官能度的多异氰酸酯，其特征在于所述小分子 多元醇或胺与二异氰酸酯的摩尔比为1 2。
8.根据权利要求1所述有机硅改性高官能度的多异氰酸酯，其特征在于所述催化剂的重量占反应物总重量的0. 01 % 2 % ；所述惰性溶剂的重量占反应物总重量的20 % 50%。
9.一种有机硅改性高官能度的多异氰酸酯的水性化方法，它是通过在有机硅改性高官 能度多异氰酸酯中加入含亲水基的单异氰酸酯，在50°C 70°C、惰性溶剂和催化剂的条件 下反应，测定体系的-NCO含量，直到达到化学计量的理论值时停止反应，减压抽出溶剂，得 到有机硅改性高官能度水性多异氰酸酯。
10.根据权利要求9所述有机硅改性高官能度的多异氰酸酯的水性化方法，其特征在于所述含亲水基团的单异氰酸酯具有如下结构
全文摘要
本发明提供了一种有机硅改性高官能度的多异氰酸酯，通过在惰性气体的保护下，小分子多元醇或多元胺与含有有机硅结构的二异氰酸酯在50℃～70℃、惰性溶剂和催化剂的条件下反应，测定体系的-NCO含量，当体系的-NCO含量下降到3％～8％时，加入单异氰酸酯封端，即得。在有机硅改性高官能度多异氰酸酯中加入含亲水基的单异氰酸酯，制得。本发明所得到的有机硅改性高官能度多异氰酸酯适用性更广。有机硅改性高官能度水性多异氰酸酯的成膜物的硬度、附着力和耐候性等都有了明显的提高。
文档编号C09D175/04GK102079809SQ20101059464
公开日2011年6月1日 申请日期2010年12月20日 优先权日2010年12月20日
发明者吴小峰, 张群朝, 王德才, 陈国民 申请人:湖北德邦化工新材料有限公司