研究了适合在薄膜蒸发器中进行游离TDI分离的聚氨酯（PU）材料固化剂的合成工艺。讨论了合成过程中甲苯二异氰酸酯(TDI)与三羟甲基丙烷(TMP)投料比、反应温度、加料方式对预聚物性能的影响。

聚氨酯（PU）材料固化剂试验表明：在TDI与TMP质量比在5∶1，反应温度在50℃，反应时间5h的合成条件下，得到的预聚物相对分子质量小、黏度低、流动所需温度低，适合在薄膜蒸发器中进行游离TDI的分离，分离后的聚氨酯（PU）材料固化剂色泽浅、游离TDI含量和—NCO含量符合设计要求。

在双组分聚氨酯涂料中，聚氨酯固化剂是其中的一个重要组分，聚氨酯固化剂实际上是聚氨酯的预聚物，它是由三羟甲基丙烷(TMP)与甲苯二异氰酸酯(TDI)发生加成反应生成，预聚物上的—NCO基团与聚酯、聚醚等树脂上的羟基反应实现固化。
作为常用的涂料固化剂，它能赋予涂膜多种优良的性能。聚氨酯涂膜具有外观良好、硬度大、耐腐蚀性良好、耐化学品性优良等而受到人们青睐。

然而聚氨酯固化剂中残余的游离TDI对人体的危害非常大，因此如何降低聚氨酯固化剂中的游离TDI是重要的研究课题。实际上，影响TDI-TMP加成物产品质量的有2大因素，即前期化学反应工艺和后期游离TDI的分离工艺。

本工作旨在对TDI-TMP加成物的合成工艺进行探讨，合成优质固化剂，而且本工作是在有薄膜蒸发器进行后处理的基础上进行的，合成的固化剂适合在薄膜蒸发器中进行游离TDI的分离，最终得到性能优良的聚氨酯固化剂。



2,2-二羟甲基丙酸(扩链剂亲水剂dmpa)用途:dmpa是一种既有羟基又有羧基基团,

多功能受阻的二元醇分子,自由酸基团在与碱中和后,能积极提高树脂的水溶性或分散性能;引入极性基团,改进涂料的附着力和合成纤维的染色性能;增加镀膜的碱溶性。dmpa是一种多用途的有机原料。本产品在水性聚氨酯制造中既是扩链剂,又能使聚氨酯获得自乳化性能,可制成稳定性优良的自乳化性水性聚氨酯;还用于制备聚氨酯水乳液型皮革涂饰剂,是传统的水乳性聚丙烯酸酯皮革涂饰剂的升级换代产品;用作改进聚酯树脂的添加剤;用作制造光敏树脂和液晶的原料;用于环氧酯涂料、聚氨酯弹性体及粉末涂料;用于制造磁性记录材料及其粘合剂,以生产录音磁带、录像磁带、计算机磁带、数据记录磁带和磁卡等。

扩链剂dmpa 亲水剂dmpa 2,2-二羟甲基丙酸用途：

1.涂料，胶粘剂，树脂等化工产品的重要原料。

2.用于涂料，胶粘剂，树脂等化工产品的重要原料。它还可应用于皮化材料、液晶、油墨、食品添加剂及粘合剂化工等方面。用于制备聚氨酯水乳型皮革涂饰剂、光敏树脂、磁性记录材料及其粘合剂等。

3.用于制备聚氨酯水乳型皮革涂饰剂、光敏树脂、磁性记录材料及其粘合剂等


原料中水的影响。TMP在室温下是白色固体，与空气接触，极易吸水。水分子可与—NCO基团反应，形成聚合物。消耗相同质量的异氰酸酯，1份水相当于5份TMP。因此一旦TMP中含水，就会严重地影响产品的质量。将没脱水的TMP直接和TDI反应与脱水后的TMP和TDI反应的产物作了比较。

水对合成预聚物的黏度有较大影响，黏度大，不利于游离TDI在分子蒸馏设备中的分离。另外，水也消耗了—NCO基团，使—NCO质量分数降低。因此，TMP及溶剂在投料前脱水是很有必要的，它是保证产品性能优良的重要环节。

单体配比对聚氨酯固化剂合成的影响。在国内聚氨酯固化剂合成工艺的报道中，一般没有考虑对固化剂中游离TDI进行分离的后处理工序，为了尽量减少固化剂中有毒的游离TDI的含量，TDI与TMP大多控制在不以凝胶为前提的最小比，即TDI与TMP以理论比即物质的量的比为3∶1，质量比为3.89∶1的小范围变化来设计配方。

本研究有薄膜蒸发器分离游离TDI的后处理工艺作后盾，合成工艺与分离工艺相结合，因此合成工艺突破传统的思路，对TDI与TMP的配比大胆进行尝试。

实验原料。甲苯二异氰酸酯(TDI-80/20)：工业级，日本三井；三羟甲基丙烷(TMP)：工业级，中国石油吉化集团；醋酸丁酯：工业级。

合成工艺。将水浴槽的温度设定在指定温度，将称量好的TDI和醋酸丁酯加入到四口瓶中，开始搅拌，将脱水后保温在60℃以上的TMP滴加到TDI中，在1h左右滴加完毕，再反应4h，反应过程中控制反应温度在50℃。测试黏度、固含量、TDI含量和—NCO含量。

测试方法。—NCO含量用二正丁胺-盐酸滴定法；游离TDI含量用气相色谱法测定；固含量按GB/T1725—1979(1989)测定；固化剂黏度测定采用GB/T1723—1993“涂料黏度测定法”。

文章版权：张家港雅瑞化工有限公司

http://www.zjgyrchemical.com