一种低色号高稳定性碳化二亚胺改性异氰酸酯的制备方法

文档序号:823847 发布日期:2021-03-30 浏览:22次 >En<

阅读说明:本技术 一种低色号高稳定性碳化二亚胺改性异氰酸酯的制备方法 (Preparation method of carbodiimide modified isocyanate with low color number and high stability ) 是由 陈盟 王文博 夏以禄 肖应鹏 朱梦雅 包金鹏 徐丹 张宏科 于 2020-11-17 设计创作,主要内容包括:本发明涉及一种低色号高稳定性碳化二亚胺改性异氰酸酯的制备方法。该方法包括以下步骤:S1:异氰酸酯单体进行碳化二亚胺化反应,得到含碳化二亚胺(CDI)和/或脲酮亚胺(UTI)基团反应液;S2:熟化反应减少反应液中CDI含量,控制CDI含量在0.5%-4.0%;S3:添加终止剂终止碳化二亚胺化反应。该方法制备的改性异氰酸酯具有常温液态、常温和高温存储稳定且低色号的特征。(The invention relates to a preparation method of carbodiimide modified isocyanate with low color number and high stability. The method comprises the following steps: s1: carrying out carbodiimide imidization on an isocyanate monomer to obtain a reaction solution containing Carbodiimide (CDI) and/or Uretonimine (UTI) groups; s2: the content of CDI in the reaction liquid is reduced by the curing reaction, and the content of CDI is controlled to be 0.5-4.0%; s3: the carbodiimidization reaction is terminated by adding a terminator. The modified isocyanate prepared by the method has the characteristics of normal-temperature liquid state, stable normal-temperature and high-temperature storage and low color number.)

一种低色号高稳定性碳化二亚胺改性异氰酸酯的制备方法

技术领域

本发明属于异氰酸酯领域,具体涉及低色号高稳定性碳化二亚胺改性异氰酸酯的制备方法。

背景技术

二异氰酸酯是聚氨酯主原料之一,熔化时为澄清透明液体。但纯异氰酸酯常温下为固态,且贮存和运输期间稳定性差,给操作和储存带来不便。碳化二亚胺改性异氰酸酯在常温下是液态,使用方便,得到了广大使用者的青睐。碳化二亚胺改性异氰酸酯,是在高效催化剂作用下,将异氰酸酯加热使之发生缩聚反应,形成含有碳化二亚胺结构的改性产物,碳化二亚胺基团可以同异氰酸酯进行加合反应形成脲酮亚胺基团,通过此方法使异氰酸酯中含有碳化二亚胺(CDI)和脲酮亚胺(UTI)类物质可以降低异氰酸酯的熔点,使其在常温下呈液态,并形成稳定的低粘度液体便于运输,同时还具有一定的储存稳定性。

异氰酸酯反应中使用的高效催化剂种类很多,主要为磷杂环戊烯类的高效催化剂,该催化剂可以在一定的反应条件下,使加热的异氰酸酯部分转化成CDI/UTI类衍生物。磷杂环戊烯类催化剂催化活性高,以便能够在温和的温度条件下使碳化二亚胺化反应活化,但是在室温下催化剂仍具有充分的活性从而影响含有游离NCO基团产品的储存稳定性,该过程中继续消耗NCO基团,生成CO2,产品粘度不断增加。且温度越高,反应越快,使得产品在高温天气下运输,有鼓桶的风险,需要通过化学或者物理等其他方法使其失活,从而使产品质量保持稳定状态。

为了终止该反应,前人做过很多尝试,例如通过添加催化剂毒物作为终止剂,具体如CN1709863A添加酸、CN1721395A添加甲硅烷基化酸、CN1789241A添加三氟甲磺酸的酯、无机酸的酯合物、CN102718683A添加酸酐类化合物,又例如CN101003496A通过控制终止剂加入条件终止该反应。

EP515933A公开了由磷杂环戊烯类催化剂制备的含有CDI/UTI基团的异氰酸酯混合物,终止催化剂活性至少用与催化剂等摩尔量、较佳的是1-2倍摩尔量的,例如三甲基甲硅烷基三氟甲烷磺酸酯(TMST)来终止。然而实践中证明,通过此方法制备的改性异氰酸酯存在终止不完全,存储稳定性不佳等问题,特别是冬季室外温度较低的环境下,产品使用过程中需要水浴化料,化料的过程中会产生气体,导致储存容器内压力高,并且产品NCO下降明显及粘度上涨显著。

这一问题可通过使用甲硅烷基化酸,按照EP515933A用高摩尔当量比(例如,与催化剂的比例为5:1至10:1)来终止磷杂环戍烯催化剂而得到避免。但是实际上,随后又发现所得的CDI改性的异氰酸酯的色数相当差,用它们生产的预聚物也同样如此。依据US6120699A的三氟甲烷磺酸型的酸终止磷杂环戊烯催化剂,结果也是一样。由这些CDI/UTI改性的异氰酸酯制得的预聚物的色数也显著地增加。CN1789241A公开了采用三氟甲基磺酸酯类等烷基化试剂来终止反应,稳定性可以通过提高终止剂和催化剂摩尔当量比来实现终止完全,但产品色号不理想。

CN101003496A公开了控制终止剂的加入条件来降低改性异氰酸酯色号,终止剂至少分两批加入。在加入第一批终止剂的过程中反应混合物的温度比加入第二批终止剂的过程中反应混合物的温度高,但产品色号依旧达到50APHA。

综上可见,现有的异氰酸酯液化方法普遍存在产品色号不佳,稳定性差的问题。

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