新材料及其应用

本发明公开一种聚氨酯三聚体固化剂的制备方法，其是在通N2保护下将甲苯二异氰酸酯和极性溶剂投入反应容器中，滴加入含烷胺基甲基酚类的异氰酸酯三聚催化剂溶液，保温搅拌反应2-12h；检测游离NCO基团的重量百分含量，当固含量为50％，NCO含量为***％时，加入异氰酸酯三聚阻聚剂，保温反应***；滴加一元醇的极性溶剂溶液，继续保温反应1-2h；当NCO的重量百分含量降至***％***％时，停止反应，降至室温后，出料得透明近水白产品。本发明的有益效果是与树脂的配伍相容性好，常温迅速固化，具有高相容性、低粘度、高机械强度等优点。

利用脂肪族和芳香族二异氰酸酯制备含异氰脲酸酯基团的聚氨酯固化剂的方法已经公开很长时间并被描述在大量出版物和专利中。甲苯二异氰酸酯（TDI）在催化作用下可以聚合生成异氰脲酸酯六元环结构（又称三聚体）。由于异氰脲酸酯六元环具有较高的官能度，热分解温度高，本身又是一种刚性环，在与羟基组分结合时可以迅速交联成膜，膜的交联密度大，硬度高，附着性能好，并且有极好的热稳定性。因此由TDI生成的三聚体制品在涂料、粘合剂、弹性体、泡沫塑料等领域有着广泛的应用。

评价聚氨酯固化剂的指标有：(1)色浅透明，要求达到“水白色”、粘度低、有足够的官能度和反应活性且贮存稳定，这主要是要求副反应要少；(2)与树脂组分混溶性良好，这与体系的极性和聚合物分子量分布相关；(3)异氰酸酯单体含量尽可能低，GB18581-2001《室内装饰装修材料溶剂型木器涂料中有害物质限量》规定聚氨酯涂料中游离TDI含量不大于0.7％。游离的异氰酸酯单体有着较大的毒性，而且低游离单体固化剂具有较低的粘度、较长的釜中寿命和较长的储存期。(4)NCO基团含量高，NCO基团含量是评价聚氨酯固化剂好坏的又一重要指标，含量越高，其后续产品性能越好。

相对于现有技术，本发明具有如下优点和有益效果：

1．本发明工艺是一步合成法，无需分离反应产物，工艺操作简单，设备要求不高，大大降低制造成本。

2．制备的Mannich碱催化剂具有高效迅速、催化活性强的优点，在40℃低温下，反应2-3h后NCO值即可降至10％。

3．三聚反应终止后滴加一元醇改性，既大大提升了产物的二甲苯容忍度，又在一定程度上降低了产物的粘度。

4．本发明合成的TDI三聚体固化剂的游离TDI单体含量低于0.7％，达到GB18581-2001中聚氨酯涂料中游离TDI含量标准。

5．本发明合成的TDI三聚体固化剂与羟基树脂的配伍相容性好，二甲苯容忍度高于4，产品具有粘度低、分子量分布均匀、色浅、常温下迅速固化以及优异的耐黄变性等优点。