雙組分聚氨酯用固化劑
研究了適合在薄膜蒸發(fā)器中進(jìn)行游離TDI分離的雙組分聚氨酯用固化劑的合成工藝。討論了合成過(guò)程中甲苯二異氰酸酯(TDI)與三羥甲基丙烷(TMP)投料比、反應溫度、加料方式對預聚物性能的影響。
雙組分聚氨酯用固化劑試驗表明：在TDI與TMP質(zhì)量比在5∶1，反應溫度在50℃，反應時(shí)間5h的合成條件下，得到的預聚物相對分子質(zhì)量小、黏度低、流動(dòng)所需溫度低，適合在薄膜蒸發(fā)器中進(jìn)行游離TDI的分離，分離后的雙組分聚氨酯用固化劑色澤淺、游離TDI含量和—NCO含量符合設計要求。
在雙組分聚氨酯涂料中，聚氨酯固化劑是其中的一個(gè)重要組分，聚氨酯固化劑實(shí)際上是聚氨酯的預聚物，它是由三羥甲基丙烷(TMP)與甲苯二異氰酸酯(TDI)發(fā)生加成反應生成，預聚物上的—NCO基團與聚酯、聚醚等樹(shù)脂上的羥基反應實(shí)現固化。
作為常用的涂料固化劑，它能賦予涂膜多種優(yōu)良的性能。聚氨酯涂膜具有外觀(guān)良好、硬度大、耐腐蝕性良好、耐化學(xué)品性?xún)?yōu)良等而受到人們青睞。
然而聚氨酯固化劑中殘余的游離TDI對人體的危害非常大，因此如何降低聚氨酯固化劑中的游離TDI是重要的研究課題。實(shí)際上，影響TDI-TMP加成物產(chǎn)品質(zhì)量的有2大因素，即前期化學(xué)反應工藝和后期游離TDI的分離工藝。
本工作旨在對TDI-TMP加成物的合成工藝進(jìn)行探討，合成優(yōu)質(zhì)固化劑，而且本工作是在有薄膜蒸發(fā)器進(jìn)行后處理的基礎上進(jìn)行的，合成的固化劑適合在薄膜蒸發(fā)器中進(jìn)行游離TDI的分離，最終得到性能優(yōu)良的聚氨酯固化劑。
實(shí)驗原料。甲苯二異氰酸酯(TDI-80/20)：工業(yè)級，日本三井；三羥甲基丙烷(TMP)：工業(yè)級，中國石油吉化集團；醋酸丁酯：工業(yè)級。
商品名稱(chēng):環(huán)脂胺固化劑擴鏈劑dmdc,dacm,macm
化學(xué)名稱(chēng):3,3'-二甲基-4,4-二氨基二環(huán)己基甲烷
英文名:Dimethyldicyane
CAS:6864-37-5
分子式:C15H30N2
分子量:238.41
3,3'-二甲基-4,4'-二氨基二環(huán)己基甲烷(環(huán)脂胺固化劑擴鏈劑dmdc,dacm,macm)產(chǎn)品應用:
產(chǎn)品性能與巴斯夫(BASF)的dmdc(即 Laromin C260或Baxxodour EC331)一樣;用途如下:
1、用于環(huán)氧樹(shù)脂固化劑(高檔打磨,飾品膠);
2、環(huán)氧涂料固化劑(船舶漆,重防腐漆等工業(yè)建筑漆);
3、還氧復合材料固化劑(風(fēng)力葉片固化劑,風(fēng)力模具料固化劑,膠輥固化劑);
4、應用用于聚氨酯(PU),聚脲噴涂彈性體(SPUA)等的擴鏈劑,助劑;
5、應用于聚天門(mén)冬氨酸酯,聚酰胺(PA)等.
6、用于合成異氰酸酯,進(jìn)一步制備成UV涂料、PU漆、透明彈性體及膠粘劑等,此外,也應用于聚酰胺和環(huán)氧樹(shù)脂工業(yè)。
推薦用量:配合比100:32(相對于EEW=190環(huán)氧樹(shù)脂),可使用時(shí)間400min(25° 150g)。
合成工藝。將水浴槽的溫度設定在指定溫度，將稱(chēng)量好的TDI和醋酸丁酯加入到四口瓶中，開(kāi)始攪拌，將脫水后保溫在60℃以上的TMP滴加到TDI中，在1h左右滴加完畢，再反應4h，反應過(guò)程中控制反應溫度在50℃。測試黏度、固含量、TDI含量和—NCO含量。
測試方法。—NCO含量用二正丁胺-鹽酸滴定法；游離TDI含量用氣相色譜法測定；固含量按GB/T1725—1979(1989)測定；固化劑黏度測定采用GB/T1723—1993“涂料黏度測定法”。
原料中水的影響。TMP在室溫下是白色固體，與空氣接觸，極易吸水。水分子可與—NCO基團反應，形成聚合物。消耗相同質(zhì)量的異氰酸酯，1份水相當于5份TMP。因此一旦TMP中含水，就會(huì )嚴重地影響產(chǎn)品的質(zhì)量。將沒(méi)脫水的TMP直接和TDI反應與脫水后的TMP和TDI反應的產(chǎn)物作了比較。
水對合成預聚物的黏度有較大影響，黏度大，不利于游離TDI在分子蒸餾設備中的分離。另外，水也消耗了—NCO基團，使—NCO質(zhì)量分數降低。因此，TMP及溶劑在投料前脫水是很有必要的，它是保證產(chǎn)品性能優(yōu)良的重要環(huán)節。
單體配比對聚氨酯固化劑合成的影響。在國內聚氨酯固化劑合成工藝的報道中，一般沒(méi)有考慮對固化劑中游離TDI進(jìn)行分離的后處理工序，為了盡量減少固化劑中有毒的游離TDI的含量，TDI與TMP大多控制在不以凝膠為前提的最小比，即TDI與TMP以理論比即物質(zhì)的量的比為3∶1，質(zhì)量比為3.89∶1的小范圍變化來(lái)設計配方。
本研究有薄膜蒸發(fā)器分離游離TDI的后處理工藝作后盾，合成工藝與分離工藝相結合，因此合成工藝突破傳統的思路，對TDI與TMP的配比大膽進(jìn)行嘗試。
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