发明内容

本发明的一个目的在于提供一种异氰脲酸酯型多异氰酸酯组合物，其不通过降低反应转化率或使用特殊催化剂获取，同时具有较低的粘度。

本发明的另一个目的在于提供一种脂肪族多异氰酸酯组合物的制备方法。

通过进行深入研究，结果发现，在以二异氰酸酯单体为原料进行三聚的过程中加入单异氰酸酯，能够增多体系中三聚体的含量，降低产品的粘度，同时使反应以较高的转化率进行。基于上述发现，完成了本发明。

一种低粘多异氰酸酯组合物，该多异氰酸酯组合物含有由脂(环)族异氰酸酯单体通过三聚反应得到的具有异氰脲酸酯结构的多异氰酸酯，其中，所述多异氰酸酯组合物中三聚体质量占60～80％，所述三聚体除含有式(1)和式(2)所示的二异氰酸酯三聚体之外，还含有下式(Ⅰ)所示的异氰脲酸酯三聚体A和式(Ⅱ)、式(Ⅲ)所示的亚氨基噁二嗪二酮三聚体B、C。

式中，R1和R2独立地为碳数1-10的脂肪(环)族烃基，优选为正丙基、正丁基、正戊基、正己基和正辛基中的一种，进一步优选为正己基。

本发明的多异氰酸酯组合物中，进一步地，三聚体占所述多异氰酸酯组合物质量的65～75％，其中，三聚体A占所述多异氰酸酯组合物质量的1～10％。

进一步地，所述多异氰酸酯组合物中，异氰脲酸酯三聚体A的摩尔量X与三聚体B的摩尔量Y、三聚体C的摩尔量Z满足((Y+Z)/(X+Y+Z))为0.01以上且0.2以下。

控制多异氰酸酯组合物中结构A、B、C的含量和比例关系的方法，例如是通过向二异氰酸酯三聚过程中加入单异氰酸酯，通过调控三聚催化剂的种类进行反应。

本发明还提供所述多异氰酸酯组合物的制备方法。在一种实施方式中，所述方法包括以下步骤：

S1：在氮气保护下，二异氰酸酯单体在三聚催化剂的作用下进行三聚反应；

S2：当反应转化率达到10～30％时，向反应体系中加入相对于初始单体质量3～20wt％的单异氰酸酯；

S3：当反应进行至合适的转化率时向反应体系中加入终止剂停止反应；以及

S4：通过两级薄膜蒸发分离出未反应的异氰酸酯单体。

本发明的制备方法中，所述二异氰酸酯单体选自四亚甲基二异氰酸酯、五亚甲基二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、二环己基甲烷二异氰酸酯(HMDI)或赖氨酸二异氰酸酯(LDI)，优选选自六亚甲基二异氰酸酯(HDI)和异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)。

本发明的方法中，所述单异氰酸酯单体选自1-异氰酸辛酯、异氰酸己酯、异氰酸丁酯、异氰酸环戊酯、异氰酸异丙酯、异氰酸苄酯、异氰酸烯丙酯，优选选自异氰酸己酯和异氰酸丁酯。

本发明的制备方法中，所述反应步骤S1、S2、S3中的反应温度为50～80℃，更优选为60～70℃。

本发明的制备方法中，所述三聚催化剂为能够同时促进异氰脲酸酯化反应和亚氨基噁二嗪二酮化反应的季铵盐和/或季铵碱类催化剂，优选四甲基乙酸铵、四丁基醋酸铵、氯化胆碱、2-乙基己酸-N-(2-羟丙基)-N,N,N-三甲基铵盐或N,N,N-三甲基苄基氢氧化铵中的一种或多种。相对于初始二异氰酸酯单体的质量，催化剂的用量为10-1000ppm，进一步优选为20-500ppm。

本发明的制备方法，在S3步骤中当反应转化率(二异氰酸酯单体和单异氰酸酯单体的总转化率)达到40～60％时终止反应。

本发明的制备方法中，在S3步骤中用于停止反应的终止剂为酸性化合物，优选盐酸、磷酸、磷酸二丁酯、磷酸二(2-乙基己基)酯、磷酸二环己酯、对甲苯磺酸、苯磺酸、烷基苯磺酸、乙酰氯、苯甲酰氯中的一种或多种，进一步优选磷酸二丁酯和/或磷酸二(2-乙基己基)酯。

本发明的制备方法中，在S4步骤中，两级薄膜蒸发的温度优选为140～170℃，压力优选为50～200Pa。

进一步地，经两级薄膜蒸发后得到的多异氰酸酯中未反应的异氰酸酯单体含量小于0.2％。

本发明的有益效果在于：

本发明与现有其它技术相比，在不使用特殊催化剂的情况下，能够以较高的转化率得到三聚体含量较高的低粘异氰脲酸酯型多异氰酸酯组合物。