一種封閉型多異氰酸酯交聯(lián)劑水乳液的制備方法
【專利摘要】一種封閉型多異氰酸酯交聯(lián)劑水乳液的制備方法，將異氰酸酯三聚體、甲乙酮肟與有機溶劑混合，在20-80℃下反應(yīng)完全，得到化合物A；將二異氰酸酯與聚乙二醇單甲醚混合，在20‐80℃下反應(yīng)完全，得到乳化劑B；將化合物A和乳化劑B混合均勻后，再加入去離子水乳化，得到封閉型多異氰酸酯交聯(lián)劑水乳液。本發(fā)明以異氰酸酯三聚體、二異氰酸酯、甲乙酮肟和聚乙二醇單甲醚為原料，制備乳白色泛藍(lán)光的封閉型多異氰酸酯交聯(lián)劑水乳液，本制備方法該采用的封閉型水分散多異氰酸酯交聯(lián)劑水乳液與水性樹脂相容性好，交聯(lián)密度大，解封溫度范圍較寬，可在80‐180℃解封，使用方便，并且貯存期長。
【專利說明】一種封閉型多異氰酸酯交聯(lián)劑水乳液的制備方法【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及涂料、粘合劑等行業(yè)所用水基交聯(lián)劑的制備方法，
[0002]特別涉及一種封閉型多異氰酸酯交聯(lián)劑水乳液的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0003]低有機揮發(fā)物(VOC)的水性涂料、水性粘結(jié)劑等水性樹脂作為一種環(huán)境友好材料越來越受到市場的歡迎。通常水性樹脂的制備多采用外加乳化劑或自乳化的方式提供親水基團，以解決樹脂在水相中的分散問題，親水基團的存在及無法提供更多的交聯(lián)結(jié)構(gòu)則致使水性樹脂成膜后存在耐水、耐溶劑性差等問題。為克服這些缺點，在水性樹脂施工前需外加固化劑以提高其力學(xué)性能、耐候性能及粘結(jié)性能等。含有活性多異氰酸酯基團的固化劑，是一種有效并且環(huán)保的非醛類固化劑，常和水性產(chǎn)品組成雙組分來使用。但雙組分混合后，其體系的可使用期很短，給實際使用帶來很多不便與浪費。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種封閉型水分散多異氰酸酯交聯(lián)劑的制備方法，制得的交聯(lián)劑儲存穩(wěn)定性好，適用期長。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
[0006]I)將異氰酸酯三聚體、甲乙酮肟與有機溶劑混合，在20-80°C下反應(yīng)完全，得到化合物A ;其中，異氰酸酯三聚體與甲乙酮肟的摩爾比為1:(2-3);
[0007]2)將二異氰酸酯與聚乙二醇單甲醚混合，在20 - 80°C下反應(yīng)完全，得到乳化劑B，其中，二異氰酸酯與聚乙二醇單甲醚摩爾比為1: (1-1.5)；
[0008]3)將化合物A和乳化劑B混合均勻后，再加入去離子水乳化，得到封閉型多異氰酸酯交聯(lián)劑水乳液。
[0009]所述異氰酸酯三聚體為:異佛爾酮二異氰酸酯三聚體、六亞甲基二異氰酸酯三聚體、甲苯二異氰酸酯三聚體或二苯基甲烷二異氰酸酯三聚體。
[0010]所述二異氰酸酯為異佛爾酮二異氰酸酯、六亞甲基二異氰酸酯、甲苯二異氰酸酯、二苯基甲烷二異氰酸酯中的一種或兩種。
[0011]所述聚乙二醇單甲醚的分子量為350、500、550、700或1000。
[0012]所述有機溶劑與異氰酸酯三聚體的摩爾比為(1-2):10
[0013]所述有機溶劑為乙酸乙酯、丙酮、N, N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮、異佛爾酮、乙酸丁酯、甲苯或二甲苯。
[0014]所述步驟I)中反應(yīng)的時間為3-10h。
[0015]所述步驟2)中反應(yīng)的時間為l_5h。
[0016]所述去離子水的質(zhì)量為異氰酸酯三聚體與甲乙酮肟總質(zhì)量的3 - 5.5倍。
[0017]所述去離子水的溫度為O - 40°C。
[0018]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明以異氰酸酯三聚體、甲乙酮肟和聚乙二醇單甲醚和二異氰酸酯為原料，制備乳白色泛藍(lán)光的封閉型多異氰酸酯交聯(lián)劑水乳液，本制備方法簡單方便，原料易得，且適合大規(guī)模生產(chǎn)；本發(fā)明所用乳化劑由二異氰酸酯與聚乙二醇單甲醚制得，其結(jié)構(gòu)與異氰酸酯三聚體有相似之處，因此乳化效果好；本發(fā)明所制得的封閉型水分散多異氰酸酯交聯(lián)劑水乳液與水性樹脂相容性好，交聯(lián)密度大，解封溫度范圍較寬，可在80 - 180°C解封,使用方便,貯存期長達(dá)6個月以上。
【具體實施方式】
[0019]下面通過具體實施例對本發(fā)明進行詳細(xì)說明。
[0020]實施例1 [0021]I)在250mL三口瓶中加入六亞甲基二異氰酸酯三聚體(HDI三聚體)0.05mol、甲乙酮肟0.1mol和乙酸乙酯0.07mol，在40°C下攪拌反應(yīng)3h，得化合物A。
[0022]2)在另一 250mL三口瓶中加入0.05mol六亞甲基二異氰酸酯與0.075mol聚乙二醇單甲醚(分子量M=350)，在40°C反應(yīng)lh，得到乳化劑B。
[0023]3)將化合物A與乳化劑B室溫下混合并攪拌0.5h，然后加入135gO°C的去離子水乳化，得到封閉型多異氰酸酯交聯(lián)劑水乳液。
[0024]實施例2
[0025]I)在250mL三口瓶中加入0.05mol異佛爾酮二異氰酸酯三聚體(IPDI三聚體)、
0.15mol甲乙酮肟和0.08mol丙酮，在40°C下攪拌反應(yīng)3h，得化合物A。
[0026]2)在另一 250mL三口瓶中加入0.05mol異佛爾酮二異氰酸酯和0.05mol聚乙二醇單甲醚(M=500)，在40°C反應(yīng)2h，得到乳化劑B。
[0027]3)將化合物A與乳化劑B室溫下混合并攪拌0.5h，然后加入140g的40°C去離子水乳化，得到封閉型多異氰酸酯交聯(lián)劑水乳液。
[0028]實施例3
[0029]I)在250mL三口瓶中加入0.06mol甲苯二異氰酸酯三聚體(TDI三聚體)、0.15mol甲乙酮肟和0.078mol N, N - 二甲基甲酰胺，在40°C下攪拌反應(yīng)3h，得化合物A。
[0030]2)在另一 250mL三口瓶中加入0.06mol甲苯二異氰酸酯(TDI)和0.072mol聚乙二醇單甲醚(M=550)，在40°C反應(yīng)3h，得到乳化劑B。
[0031]3)將化合物A與乳化劑B室溫下混合并攪拌0.5h，然后加入150g的20°C去離子水乳化，得到封閉型多異氰酸酯交聯(lián)劑水乳液。
[0032]實施例4
[0033]I)在250mL三口瓶中加入0.045mol 二苯基甲烷二異氰酸酯三聚體(MDI三聚體)、
0.099mol甲乙酮肟和0.07mol N -甲基吡咯烷酮，在60°C下攪拌反應(yīng)3h，得化合物A。
[0034]2)在另一 250mL三口瓶中加入0.045mol 二苯基甲烷二異氰酸酯和0.06mol聚乙二醇單甲醚(M=350)，在40°C反應(yīng)2h，得到乳化劑B。
[0035]3)將化合物A與乳化劑B室溫下混合并攪拌0.5h，然后加入160g30°C去離子水乳化，得到封閉型多異氰酸酯交聯(lián)劑水乳液。
[0036]實施例5
[0037]I)在250mL三口瓶中加入(X05mol六亞甲基二異氰酸酯三聚體(HDI三聚體)、
0.115mol甲乙酮肟和0.075異佛爾酮，在60°C下攪拌反應(yīng)3h，得化合物A。[0038]2)在另一 250mL三口瓶中加入0.05mol六亞甲基二異氰酸酯和0.065mol聚乙二醇單甲醚(M=550)，在40°C反應(yīng)4h，得到乳化劑B。
[0039]3)將化合物A與乳化劑B室溫下混合并攪拌0.5h，然后加入170gl0°C去離子水乳化，得到封閉型多異氰酸酯交聯(lián)劑水乳液。
[0040]實施例6
[0041]I)在250mL三口瓶中加入0.03mol甲苯二異氰酸酯三聚體(TDI三聚體)、0.084mol甲乙酮肟和0.03乙酸丁酯，在30°C下攪拌反應(yīng)4h，得化合物A。
[0042]2)在另一 250mL三口瓶中加入0.03mol甲苯二異氰酸酯和0.042mol聚乙二醇單甲醚(M=550)，在40°C反應(yīng)4h，得到乳化劑B。
[0043]3)將化合物A與乳化劑B室溫下混合并攪拌0.5h，然后加95g的5°C去離子水乳化，得到封閉型多異氰酸酯交聯(lián)劑水乳液。
[0044]實施例7
[0045]I)在250mL三口瓶中加入0.03mol異佛爾酮二異氰酸酯三聚體(IPDI三聚體)、0.084甲乙酮肟和0.036mol甲苯，在70°C下攪拌反應(yīng)7h，得化合物A。
[0046]2)在另一 250mL三口瓶中加入0.03mol異佛爾酮二異氰酸酯和0.045mol聚乙二醇單甲醚(M=700)，在40°C反應(yīng)lh，得到乳化劑B。
[0047]3)將化合物A與乳化劑B室溫下混合并攪拌0.5h，然后加入135g20°C去離子水乳化，得到封閉型多異氰酸酯交聯(lián)劑水乳液。
[0048]實施例8
[0049]I)在250mL三 口瓶中加入0.02mol異佛爾酮二異氰酸酯三聚體、0.01mol六亞甲基二異氰酸酯三聚體、0.06mol甲乙酮肟和0.042mol甲苯，在20°C下攪拌反應(yīng)10h，得化合物A。
[0050]2)在另一 250mL三口瓶中加入0.02mol異佛爾酮二異氰酸酯、0.01mol六亞甲基二異氰酸酯和0.03mol聚乙二醇單甲醚(M=1000)，在20°C反應(yīng)5h，得到乳化劑B。
[0051]3)將化合物A與乳化劑B室溫下混合并攪拌0.5h，然后加入95g20°C去離子水乳化，得到封閉型多異氰酸酯交聯(lián)劑水乳液。
[0052]實施例9
[0053]I)在250mL三口瓶中加入0.015mol六亞甲基二異氰酸酯三聚體、0.015mol 二苯基甲烷二異氰酸酯三聚體、0.09mol甲乙酮肟和0.06mol甲苯，在80°C下攪拌反應(yīng)6h，得化合物A。
[0054]2)在另一 250mL三口瓶中加入0.015mol六亞甲基二異氰酸酯、0.015mol 二苯基甲烷二異氰酸酯和0.045mol聚乙二醇單甲醚(M=700)，在80°C反應(yīng)2h，得到乳化劑B。
[0055]3)將化合物A與乳化劑B室溫下混合并攪拌0.5h,然后加入103gl0°C去離子水乳化，得到封閉型多異氰酸酯交聯(lián)劑水乳液。
[0056]實施例10
[0057]I)在250mL三口瓶中加入0.04mol異佛爾酮二異氰酸酯三聚體(IPDI三聚體)、0.1Omol甲乙酮肟和0.072mol甲苯，在30°C下攪拌反應(yīng)5h，得化合物A。
[0058]2)在另一 250mL三口瓶中加入0.04mol異佛爾酮二異氰酸酯和0.04mol聚乙二醇單甲醚(M=350)，在30°C反應(yīng)5h，得到乳化劑B。[0059]3)將化合物A與乳化劑B室溫下混合并攪拌0.5h，然后加106.16g的15°C去離子水乳化，得到封閉型多異氰酸酯交聯(lián)劑水乳液。
[0060]實施例11
[0061]I)在250mL三口瓶中加入0.035mol異佛爾酮二異氰酸酯三聚體(IPDI三聚體)、
0.095mol甲乙酮肟和0.056mol 二甲苯，在70°C下攪拌反應(yīng)8h，得化合物A。
[0062]2)在另一 250mL三口瓶中加入0.035mol異佛爾酮二異氰酸酯和0.035mol聚乙二醇單甲醚(M=550)，在60°C反應(yīng)lh，得到乳化劑B。
[0063]3)將化合物A與乳化劑B室溫下混合并攪拌0.5h，然后加入173.89g的25°C去離子水乳化，得到封閉型多異氰酸 酯交聯(lián)劑水乳液。
【權(quán)利要求】
1.一種封閉型多異氰酸酯交聯(lián)劑水乳液的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: 1)將異氰酸酯三聚體、甲乙酮肟與有機溶劑混合，在20-80°C下反應(yīng)完全，得到化合物A ;其中，異氰酸酯三聚體與甲乙酮肟的摩爾比為1:(2-3)； 2)將二異氰酸酯與聚乙二醇單甲醚混合，在20-80°C下反應(yīng)完全，得到乳化劑B，其中，二異氰酸酯與聚乙二醇單甲醚摩爾比為1: (1-1.5); 3 )將化合物A和乳化劑B混合均勻后，再加入去離子水乳化，得到封閉型多異氰酸酯交聯(lián)劑水乳液。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的封閉型多異氰酸酯交聯(lián)劑乳液的制備方法，其特征在于，所述異氰酸酯三聚體為異佛爾酮二異氰酸酯三聚體、六亞甲基二異氰酸酯三聚體、甲苯二異氰酸酯三聚體、二苯基甲烷二異氰酸酯三聚體中的一種或兩種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種封閉型多異氰酸酯交聯(lián)劑水乳液的制備方法，其特征在于，所述二異氰酸酯為異佛爾酮二異氰酸酯、六亞甲基二異氰酸酯、甲苯二異氰酸酯、二苯基甲烷二異氰酸酯中的一種或兩種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種封閉型多異氰酸酯交聯(lián)劑水乳液的制備方法，其特征在于，所述聚乙二醇單甲醚的分子量為350、500、550、700或1000。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種封閉型多異氰酸酯交聯(lián)劑水乳液的制備方法，其特征在于，所述有機溶劑與異氰酸酯三聚體摩爾比為(1- 2):1。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的一種封閉型多異氰酸酯交聯(lián)劑水乳液的制備方法，其特征在于，所述有機溶劑為乙酸乙酯、丙酮、N，N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮、異佛爾酮、乙酸丁酯、甲苯或二甲苯。`
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種封閉型多異氰酸酯交聯(lián)劑水乳液的制備方法，其特征在于，所述步驟I)中反應(yīng)的時間為3-10h。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種封閉型多異氰酸酯交聯(lián)劑水乳液的制備方法，其特征在于，所述步驟2)中反應(yīng)的時間為l_5h。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種封閉型多異氰酸酯交聯(lián)劑水乳液的制備方法，其特征在于，所述去離子水的加入量為異氰酸酯三聚體與甲乙酮肟總質(zhì)量的3 - 5.5倍。
10.根據(jù)權(quán)利要求1或9所述的一種封閉型多異氰酸酯交聯(lián)劑水乳液的制備方法，其特征在于，所述去離子水的溫度為O - 40°C。
【文檔編號】C08G18/79GK103554430SQ201310471084
【公開日】2014年2月5日 申請日期:2013年10月10日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月10日
【發(fā)明者】趙艷娜, 辛華 申請人:陜西科技大學(xué)