- 水性工業漆
- 耿耀宗 肖繼君 花東栓等編著
- 1161字
- 2020-05-19 15:15:55
4.2.1 異氰酸酯
關于原料異氰酸酯,一般多采用甲苯二異氰酸酯(toluene-diisocyanate, TDI)、二苯甲烷二異氰酸酯(4,4'-methylenediphenyl diisocyanate,MDI)等芳香族二異氰酸酯,六亞甲基二異氰酸酯(1,6-hexamethylene diisocyanate,HDI)、二聚脂肪酸二異氰酸酯[dimer(fatty-acid)yl-diisocyanate,DDI]、L-賴氨酸二異氰酸酯(l-lysine Diisocyanate,LDI)等脂肪族二異氰酸酯,其中以HDI應用最多;還有苯二亞甲基二異氰酸酯(m-xylylene diisocyanate,XDI)芳脂族二異氰酸酯;以及異佛爾酮二異氰酸酯(isophorone diisocyanate,IPDI)、甲基環己基二異氰酸酯(H6TDI)和二環己基甲烷二異氰酸酯(4,4'-dicyclohexylmethane diisocyanate,H12MDI)脂環族二異氰酸酯,其中以IPDI應用最多。由于芳香族異氰酸酯制得的聚氨酯涂料,其耐候性不好,在戶外曝曬后,涂膜易于變黃,因此有時也稱為泛黃性異氰酸酯,但其有著價格和來源的優勢,其應用在國內仍十分普遍;脂肪族異氰酸酯的耐候性最好,其涂膜經戶外曝光后,很少變黃,特稱為不泛黃性異氰酸酯。芳脂族異氰酸酯和脂環族異氰酸酯的戶外耐候性介于芳香族和脂肪族異氰酸酯之間,而更接近于脂肪族二異氰酸酯,常常歸于不泛黃性異氰酸酯之列。后面三類在國外的研究報道和專利文獻中多有出現。下面分別介紹常用的幾種異氰酸酯。
4.2.1.1 甲苯二異氰酸酯(TDI)
TDI是生產數量最大的一種異氰酸酯,大約5%~10%用于涂料。它是由甲苯經兩步硝化、還原和光氣化制成的。TDI有兩種同分異構體,2,4-TDI和2,6-TDI。
TDI的分子量為174.15。TDI有三種規格:①2,4-TDI(TDI-100);②2,4-TDI和2,6-TDI分別占80%和20%(TDI-80);③2,4-TDI與2,6-TDI分別占65%和35%(TDI-65)。這三種工業規格,在涂料工業上均可采用,因三種產品的反應活性各不相同,所以在制備TDI加成物和預聚體時,應視原料規格適當調整工藝,以獲得最佳效果。若條件許可,應采用TDI-100,但TDI-80來源最方便,因此用量最大。
4.2.1.2 六亞甲基二異氰酸酯(HDI)
HDI是脂肪族二異氰酸酯。它是由己二胺的碳酸鹽,經冷光氣化和熱光氣化二步法而制得的。其分子結構式為:OCN(CH2)6NCO,分子量為168.19。
以HDI為原料制備的聚氨酯樹脂,具有突出的耐候性,保光保色性好,是制備高檔的聚氨酯樹脂涂料不可缺少的原料之一。
4.2.1.3 異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI)
IPDI是一種不泛黃的二異氰酸酯,是制備高檔聚氨酯樹脂涂料的多異氰酸酯預聚體的重要原料。主要生產廠商有德國的Bayer公司,美國的Mobay Chemical公司,Du Pont公司和Wyandottol/BASF公司。
4.2.1.4 氫化TDI和氫化MDI
因芳香族聚氨酯的泛黃性和脂肪族異氰酸酯制備過程的復雜性,人們開始對氫化芳香族異氰酸酯的制備進行研究。
1963年美國的Mobay公司首次成功氫化TDI(即H6TDI),沸點為128~129℃/12×133.3Pa。由它與TMP(三羥甲基丙烷)或1,4-丁二醇合成預聚體,再和聚酯拼用,作金屬與木器用漆。
氫化MDI即二環己基甲烷二異氰酸酯(H12MDI)受到更為廣泛的關注,國外許多廠家都進行了H12MDI的試制、生產,并用于制造彈性體、塑料和涂料。H12MDI是由4,4'-二氨基二苯基甲烷加氫后再光氣化而制備的,其沸點為155~160℃/65.5Pa,熔點78~80℃,含92%反-反異構體,活性較大,由它可制成保色保光性優異的濕固化聚氨酯涂料。