本發(fā)明屬于新材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種水性陰離子封閉型聚異氰酸酯交聯(lián)劑的制備方法。

背景技術(shù)：

異氰酸酯技術(shù)的開發(fā)及應(yīng)用歷史較長，在多個(gè)行業(yè)領(lǐng)域中均有著極為廣泛的應(yīng)用，但由于我國在水性異氰酸酯材料技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用領(lǐng)域起步較晚，因此導(dǎo)致當(dāng)前所使用的水性異氰酸酯材料生產(chǎn)制備工藝均是采用的傳統(tǒng)的制備工藝，雖然傳統(tǒng)的制備工藝一方面可滿足生產(chǎn)的需要，另一方面也具備技術(shù)成熟等優(yōu)勢(shì)，但通過傳統(tǒng)制備工藝生產(chǎn)的水性異氰酸酯材料時(shí)，往往存在這生產(chǎn)工藝較為復(fù)雜，掌握難度較大且不利于生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)和積累，同時(shí)還存在著在生產(chǎn)過程中多原料的反應(yīng)掌控性較差，且原料反應(yīng)速率相對(duì)較低，因此嚴(yán)重影響了異氰酸酯材料產(chǎn)品的生產(chǎn)效率、成本及產(chǎn)品的質(zhì)量穩(wěn)定，且當(dāng)前用于生產(chǎn)異氰酸酯的原料中往往存在一定的毒性，因此對(duì)人體和環(huán)境存在較大的污染，與此同時(shí)，采用傳統(tǒng)的生產(chǎn)工藝制備的異氰酸酯材料在實(shí)際使用中，交聯(lián)劑的活性相對(duì)較低，且與水接觸后以產(chǎn)生副作用，嚴(yán)重時(shí)甚至導(dǎo)致材料界面強(qiáng)度受損，引發(fā)開裂等現(xiàn)象，從而嚴(yán)重影響交聯(lián)劑的使用穩(wěn)定性，因此針對(duì)這一現(xiàn)狀，需要開發(fā)一種全新的水性陰離子封閉型聚異氰酸酯交聯(lián)劑制備工藝，以滿足實(shí)際使用的需要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種水性陰離子封閉型聚異氰酸酯交聯(lián)劑的制備方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)存在的活性較低，實(shí)用效果不佳等問題。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種水性陰離子封閉型聚異氰酸酯交聯(lián)劑的制備方法，它包括如下步驟：

(1)制備預(yù)聚體：在干燥氮?dú)獗Ｗo(hù)下，將TDI和甲基丙烷在溶劑中混合并反應(yīng)，反應(yīng)液冷卻至室溫并靜置，即得預(yù)聚體；

(2)制備反應(yīng)液：將步驟(1)中制備得到的預(yù)聚體加熱后，在攪拌下加入乙二醇乙醚進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)完成后得到反應(yīng)液；

(3)封閉作業(yè)：將步驟(2)中制備得到的反應(yīng)液加熱并攪拌保溫后，在剪切力作用下向其中加入3,5-二甲基吡唑，靜置反應(yīng)并冷卻至室溫后，即得水性陰離子封閉型聚異氰酸酯交聯(lián)劑。

步驟(1)中，所述的溶劑為丙酮、丁酮、乙酸乙酯或四氫呋喃。

步驟(1)中，TDI和甲基丙烷的質(zhì)量比為3～8：1。

步驟(1)中，反應(yīng)溫度為50～100℃，反應(yīng)時(shí)間為0.5～3小時(shí)。

反應(yīng)時(shí)，步驟(1)中，對(duì)反應(yīng)體系進(jìn)行單向勻速攪拌，攪拌速度為300～800轉(zhuǎn)/min。

步驟(2)中，加熱方法為在1～10min內(nèi)將預(yù)聚體加熱至60～100℃。

步驟(2)中，乙二醇乙醚與步驟(1)中制備得到的預(yù)聚體的質(zhì)量比為1：2～5。其中，向預(yù)聚體中添加乙二醇乙醚時(shí)，乙二醇乙醚的加入速度不大于50cm/min。

其中，優(yōu)選的是，乙二醇乙醚添加方向與預(yù)聚體攪拌方向相反，并與預(yù)聚體表面呈10°～90°夾角。

步驟(2)中，反應(yīng)溫度為為10～60℃，反應(yīng)時(shí)間為30～90min。

其中，步驟(2)中，預(yù)聚體加熱后，反應(yīng)體系一直保持單向勻速攪拌狀態(tài)，攪拌速度為300～800轉(zhuǎn)/min，反應(yīng)溫度為10℃—60℃，攪拌方向與步驟(1)中相同。

步驟(3)中，所述的加熱方法為在1～5min內(nèi)將反應(yīng)液加熱至40～80℃，所述的攪拌保溫的方法為保持單向勻速攪拌保溫1～2h，攪拌速度為300～800轉(zhuǎn)/min。

其中，優(yōu)選的是，攪拌方向與步驟(1)中相同。

步驟(3)中，3,5-二甲基吡唑與步驟(2)中制備得到的反應(yīng)液的體積比為1：8～20。

其中，優(yōu)選的是，3,5-二甲基吡唑的添加方向與預(yù)聚體攪拌方向相同，并與預(yù)聚體表面呈10°～90°夾角，剪切力為平均混合液體每平方毫米受到的壓力為300N～1000N；

步驟(3)中，反應(yīng)溫度為40～80℃，反應(yīng)時(shí)間為2～5h。

步驟(1)～(3)中，反應(yīng)體系均處于干燥氮?dú)獾谋Ｗo(hù)下，氮?dú)鈮毫?～6個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓。

有益效果：

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)勢(shì)：

本發(fā)明合成工藝簡單規(guī)范，生產(chǎn)工藝及生產(chǎn)流程易掌握，且制備的產(chǎn)品性能可靠穩(wěn)定性好，便于生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)和積累，且生產(chǎn)原料環(huán)保性能好，與此同時(shí)一方面有效的提高原料反應(yīng)效率和對(duì)反應(yīng)過程的掌控調(diào)節(jié)能力，從而有助于改善交聯(lián)劑與水產(chǎn)生副作用和提高交聯(lián)劑的活性，從而達(dá)到改善材料界面強(qiáng)度的目的。

附圖說明

圖1為本發(fā)明工藝流程圖。。

具體實(shí)施方式

根據(jù)下述實(shí)施例，可以更好地理解本發(fā)明。然而，本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，實(shí)施例所描述的內(nèi)容僅用于說明本發(fā)明，而不應(yīng)當(dāng)也不會(huì)限制權(quán)利要求書中所詳細(xì)描述的本發(fā)明。

實(shí)施例1

如圖1所示的水性陰離子封閉型聚異氰酸酯交聯(lián)劑制備工藝，包括以下步驟；

第一步，制備預(yù)聚體，在干燥氮?dú)獗Ｗo(hù)且溫度為80℃環(huán)境下，將TDI與三羥甲基丙烷通過丙酮進(jìn)行混合并充分反應(yīng)1.5小時(shí)，且在進(jìn)行混合和反應(yīng)過程中，對(duì)混合物進(jìn)行順時(shí)針方向勻速攪拌，且攪拌速度為每分鐘500轉(zhuǎn)，完成反應(yīng)后將混合物溫度自然冷卻到室溫并靜置15分鐘得到預(yù)聚體，其中TDI和甲基丙烷的重量比為5：1；

第二步，制備反應(yīng)液，將第一步制備的預(yù)聚體在3分鐘內(nèi)加熱至60℃，然后對(duì)預(yù)聚體進(jìn)行與第一步同向的勻速攪拌作業(yè)，且攪拌速度為每分鐘800轉(zhuǎn)，待預(yù)聚體攪拌速度穩(wěn)定后，向預(yù)聚體添加乙二醇乙醚并充分反應(yīng)，其中乙二醇乙醚添加時(shí)速度為每分鐘30厘米速度，且乙二醇乙醚添加方向與預(yù)聚體攪拌方向相反，并與預(yù)聚體表面呈15°夾角，完成乙二醇乙醚添加后，對(duì)混合液保持?jǐn)嚢锠顟B(tài)40分鐘得到反應(yīng)液，其中乙二醇乙醚與第一步中制備的混合液重量比為1：3；

第三步，封閉作業(yè)，將第二步制備的反應(yīng)液在3分鐘調(diào)節(jié)到40℃，并保持與第二步同步的單向勻速攪拌保溫1小時(shí)，然后在高剪切力作用下向第二步制備的反應(yīng)液中加入3,5-二甲基吡唑，且3,5-二甲基吡唑的添加方向與反應(yīng)液攪拌方向相同，攪拌速度為每分鐘300轉(zhuǎn)，并與反應(yīng)液液面呈30°夾角，在3,5-二甲基吡唑加入后，將混合液靜置保溫反應(yīng)2小時(shí)，然后停止攪拌并自然冷卻到常溫即可，其中剪切力為平均混合液體每平方毫米受到的壓力為500N，3,5-二甲基吡唑與第二步驟混合液的重量比為1：10。

本實(shí)施例中，所述的第一步中的干燥氮?dú)獗Ｗo(hù)中的氮?dú)鈮毫?個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，且氮?dú)獗Ｗo(hù)自第一步開始一直到第三步結(jié)束。

實(shí)施例2

如圖1所示的水性陰離子封閉型聚異氰酸酯交聯(lián)劑制備工藝，包括以下步驟；

第一步，制備預(yù)聚體，在干燥氮?dú)獗Ｗo(hù)且溫度為60℃環(huán)境下，將TDI與三羥甲基丙烷通過丙酮進(jìn)行混合并充分反應(yīng)1小時(shí)，且在進(jìn)行混合和反應(yīng)過程中，對(duì)混合物進(jìn)行順時(shí)針方向勻速攪拌，且攪拌速度為每分鐘400轉(zhuǎn)，完成反應(yīng)后將混合物溫度自然冷卻到室溫并靜置10分鐘得到預(yù)聚體，其中TDI和甲基丙烷的重量比為8：1；

第二步，制備反應(yīng)液，將第一步制備的預(yù)聚體在3分鐘內(nèi)加熱至50℃，然后對(duì)預(yù)聚體進(jìn)行與第一步同向的勻速攪拌作業(yè)，且攪拌速度為每分鐘500轉(zhuǎn)，待預(yù)聚體攪拌速度穩(wěn)定后，向預(yù)聚體添加乙二醇乙醚并充分反應(yīng)，其中乙二醇乙醚添加時(shí)速度為每分鐘40厘米速度，且乙二醇乙醚添加方向與預(yù)聚體攪拌方向相反，并與預(yù)聚體表面呈15°夾角，完成乙二醇乙醚添加后，對(duì)混合液保持?jǐn)嚢锠顟B(tài)30分鐘得到反應(yīng)液，其中乙二醇乙醚與第一步中制備的混合液重量比為1：5；

第三步，封閉作業(yè)，將第二步制備的反應(yīng)液在3分鐘調(diào)節(jié)到60℃，并保持與第二步同步的單向勻速攪拌保溫1.5小時(shí)，然后在高剪切力作用下向第二步制備的反應(yīng)液中加入3,5-二甲基吡唑，且3,5-二甲基吡唑的添加方向與反應(yīng)液攪拌方向相同，攪拌速度為每分鐘500轉(zhuǎn)，并與反應(yīng)液液面呈15°夾角，在3,5-二甲基吡唑加入后，將混合液靜置保溫反應(yīng)2小時(shí)，然后停止攪拌并自然冷卻到常溫即可，其中剪切力為平均混合液體每平方毫米受到的壓力為1000N，3,5-二甲基吡唑與第二步驟混合液的重量比為1：15。

本實(shí)施例中，所述的第一步中的干燥氮?dú)獗Ｗo(hù)中的氮?dú)鈮毫?個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，且氮?dú)獗Ｗo(hù)自第一步開始一直到第三步結(jié)束。

本發(fā)明合成工藝簡單規(guī)范，生產(chǎn)工藝及生產(chǎn)流程易掌握，且制備的產(chǎn)品性能可靠穩(wěn)定性好，便于生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)和積累，且生產(chǎn)原料環(huán)保性能好，與此同時(shí)一方面有效的提高原料反應(yīng)效率和對(duì)反應(yīng)過程的掌控調(diào)節(jié)能力，從而有助于改善交聯(lián)劑與水產(chǎn)生副作用和提高交聯(lián)劑的活性，從而達(dá)到改善材料界面強(qiáng)度的目的。