專利名稱：一種氨基磺酸鹽改性異氰酸酯三聚體及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于改性異氰酸酯三聚體及其制備領(lǐng)域，特別涉及一種氨基磺酸鹽改性異氰酸酯三聚體及其制備方法。
背景技術(shù)：
異氰酸酯三聚體是聚氨酯工業(yè)最重要的原材料。其作為交聯(lián)劑，與羥基組分組成水性雙組份聚氨酯涂料，具有許多優(yōu)異的性能，如附著力強、耐磨性好、彈性可調(diào)、可以制成極硬到極柔軟的涂層，廣泛應(yīng)用于汽車、木器、工業(yè)維護、塑料等領(lǐng)域。但是傳統(tǒng)的溶劑型異氰酸酯三聚體所形成的涂料含有對人體和環(huán)境有害的揮發(fā)性有機化合物，如甲苯、二甲苯等等。隨著人們環(huán)境意識的增強和環(huán)保法規(guī)的建立，其應(yīng)用越來越受到限制。水性聚氨酯涂料使用水作為溶劑，具有無毒、無害、無污染、節(jié)省能源等優(yōu)點，正在逐步取代傳統(tǒng)的溶劑型涂料。但是異氰酸酯三聚體由于親油性較強，因此不能直接分散或乳化在水中，必須對其進行親水改性，才能用于水性體系中與含羥基官能團的水性分散體進行交聯(lián)固化。國外有許多專利對異氰酸酯三聚體的親水改性進行了報道，美國專利US 3，996，154，US 4，433，095，介紹了用聚乙二醇單醚對芳香族異氰酸酯三聚體進行親水改性。EP 206，059及US 5，200，489對使用含羥基聚醚改性脂肪族異氰酸酯三聚體親水改性進行了報道。但是非離子聚醚類的親水改性降低了異氰酸酯三聚體的官能度和交聯(lián)密度， 致使涂膜的耐化學品性和耐水性能較差。所以在對異氰酸酯三聚體進行親水改性的同時如何提高其交聯(lián)密度和耐水性是如今制備優(yōu)良親水性異氰酸酯三聚體需要解決的一個難題。近年來，國內(nèi)外有文獻報道采用磺酸鹽改性多異氰酸酯。Hsaing等采用4，4_二羥基丁烷磺酸鈉合成了一種用于丙烯酸酯涂料的WPU型分散劑，能夠使多異氰酸酯均勻的分散在丙烯酸酯涂料中HSAING M L, CHANG C H,CHAN M H et al. A study of polyurethane ionomer dispersant[J]. Journal of Applied Polymer Science,2005,96 (1) :103-111.]， 而左海麗等用合成的1，2- 二羥基-3-丙磺酸鈉及聚氧化丙烯二醇制備了兼具磺酸鹽和羧酸鹽的多異氰酸酯固化劑，所制得的涂膜的綜合性能良好左海麗，吳曉青，崔璐娟.含有磺酸和羧酸基團的水性聚氨酯的研究[J].中國膠粘劑，2007，16⑴11-15.?；撬猁}雖然可以賦予三聚體良好的親水性，使其具有良好的固化、耐化學品性能，但是其弱點是降低了交聯(lián)度。氨基能夠與異氰酸酯基團反應(yīng)，生成縮二脲，可以顯著提高涂膜的交聯(lián)程度。目前尚未見到通過氨基磺酸鹽改性異氰酸酯三聚體的相關(guān)報道和專利。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種氨基磺酸鹽改性異氰酸酯三聚體及其制備方法，該異氰酸酯三聚體，用作含羥基聚丙烯酸酯乳液或單組份水性聚氨酯的交聯(lián)劑，具有良好的水分散性、相容性和室溫固化性能，形成薄膜的耐水性、拉伸強度及斷裂伸長率顯
者提尚。本發(fā)明的一種氨基磺酸鹽改性異氰酸酯三聚體，所述改性異氰酸酯三聚體結(jié)構(gòu)通
權(quán)利要求
1. 一種氨基磺酸鹽改性異氰酸酯三聚體，其特征在于所述改性異氰酸酯三聚體結(jié)構(gòu)通式如下
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氨基磺酸鹽改性異氰酸酯三聚體，其特征在于所述改性異氰酸酯三聚體結(jié)構(gòu)通式中NH(CH)mNH(CH)nSO3-Na+為分子量180 360的氨基磺酸鹽， 分子量占改性異氰酸酯三聚體總分子量的10 35%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氨基磺酸鹽改性異氰酸酯三聚體，其特征在于所述氨基磺酸鹽改性異氰酸酯三聚體為N- (2-氨基乙基)-氨基丁烷磺酸鈉改性異氰酸酯三聚體。
4.一種氨基磺酸鹽改性異氰酸酯三聚體的制備方法，包括(1)將脂肪族二胺與環(huán)狀磺內(nèi)酯按摩爾比1 1 10 1混合并溶解于水中，在催化劑作用下于10 100°C反應(yīng)1 6小時，將產(chǎn)物清洗、成鹽、過濾、干燥，得氨基磺酸鹽；(2)將上述氨基磺酸鹽與異氰酸酯三聚體按摩爾比1 1 6 1混合并溶解于混合溶劑中，在催化劑作用下于20 100°C反應(yīng)30 120min，反應(yīng)結(jié)束后，將產(chǎn)物進行旋蒸，最后再放置在惰性溶劑中，濾去雜質(zhì)，得氨基磺酸鹽改性異氰酸酯三聚體。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種氨基磺酸鹽改性異氰酸酯三聚體的制備方法，其特征在于所述步驟⑴中的脂肪族二胺結(jié)構(gòu)式為NH2(CH2)mNH2,環(huán)狀磺內(nèi)酯結(jié)構(gòu)式為(CH2)nSO3H, m為2 10的整數(shù)，η為2 6的整數(shù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種氨基磺酸鹽改性異氰酸酯三聚體的制備方法，其特征在于所述步驟(1)和O)中的催化劑為二月桂酸二丁基錫、馬來酸二丁基錫、二乙酸二丁基錫、辛酸亞錫、環(huán)烷酸錫、環(huán)烷酸鉛或環(huán)烷酸鈷。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種氨基磺酸鹽改性異氰酸酯三聚體的制備方法，其特征在于所述步驟O)中的混合溶劑為酮類溶劑與二甲亞砜、N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺中的一種或幾種的混合物。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種氨基磺酸鹽改性異氰酸酯三聚體的制備方法，其特征在于所述酮類溶劑為丙酮、丁酮、環(huán)己酮或甲基異丁酮。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種氨基磺酸鹽改性異氰酸酯三聚體的制備方法，其特征在于所述步驟O)中的惰性溶劑為苯、甲苯、二甲苯或石油醚。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種氨基磺酸鹽改性異氰酸酯三聚體及其制備方法，改性異氰酸酯三聚體由異氰酸酯三聚體、氨基磺酸鹽組成。制備方法包括首先用脂肪族二胺與環(huán)狀磺內(nèi)酯反應(yīng)，制備氨基磺酸鹽；然后使用氨基磺酸鹽與異氰酸酯三聚體進行反應(yīng)，即得。本發(fā)明所制備的氨基磺酸鹽改性異氰酸酯三聚體，用作含羥基聚丙烯酸酯乳液或單組份水性聚氨酯的交聯(lián)劑，具有良好的水分散性、相容性和室溫固化性能，形成薄膜的耐水性、拉伸強度及斷裂伸長率顯著提高；制備工藝簡單，成本低，具有良好的應(yīng)用前景。
文檔編號C07D251/30GK102516187SQ20111040118
公開日2012年6月27日 申請日期2011年12月6日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月6日
發(fā)明者張松濤, 陳大俊 申請人:東華大學