研究了適合在薄膜蒸發(fā)器中進(jìn)行游離TDI分離的PU涂料固化劑的合成工藝。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。

PU涂料固化劑試驗表明：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PU涂料固化劑色澤淺、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。

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。



2,2-二羥甲基丙酸(擴鏈劑親水劑dmpa)用途:dmpa是一種既有羥基又有羧基基團,

多功能受阻的二元醇分子,自由酸基團在與堿中和后,能積極提高樹(shù)脂的水溶性或分散性能;引入極性基團,改進(jìn)涂料的附著(zhù)力和合成纖維的染色性能;增加鍍膜的堿溶性。dmpa是一種多用途的有機原料。本產(chǎn)品在水性聚氨酯制造中既是擴鏈劑,又能使聚氨酯獲得自乳化性能,可制成穩定性?xún)?yōu)良的自乳化性水性聚氨酯;還用于制備聚氨酯水乳液型皮革涂飾劑,是傳統的水乳性聚丙烯酸酯皮革涂飾劑的升級換代產(chǎn)品;用作改進(jìn)聚酯樹(shù)脂的添加剤;用作制造光敏樹(shù)脂和液晶的原料;用于環(huán)氧酯涂料、聚氨酯彈性體及粉末涂料;用于制造磁性記錄材料及其粘合劑,以生產(chǎn)錄音磁帶、錄像磁帶、計算機磁帶、數據記錄磁帶和磁卡等。

擴鏈劑dmpa 親水劑dmpa 2,2-二羥甲基丙酸用途：

1.涂料，膠粘劑，樹(shù)脂等化工產(chǎn)品的重要原料。

2.用于涂料，膠粘劑，樹(shù)脂等化工產(chǎn)品的重要原料。它還可應用于皮化材料、液晶、油墨、食品添加劑及粘合劑化工等方面。用于制備聚氨酯水乳型皮革涂飾劑、光敏樹(shù)脂、磁性記錄材料及其粘合劑等。

3.用于制備聚氨酯水乳型皮革涂飾劑、光敏樹(shù)脂、磁性記錄材料及其粘合劑等


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。

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。

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”。

文章版權：張家港雅瑞化工有限公司

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