三聚體催化劑

脂肪族和脂環族異氰酸酯高效三聚催化劑

聚氨酯具有優異的物理機械性能和耐化學穩定性，廣泛用于泡沫、涂料、彈性體、黏合劑、皮革等領域，然而也存在耐熱性差、軟化溫度和分解溫度低等缺陷，限制了它在某些領域中的應用。后來人們發現芳香族或脂肪族異氰酸酯均能在加熱下自加成三聚為異氰脲酸酯。因異氰脲酸酯環具有強吸電子效應，導致分子中 NCO 的 C=N 鍵的極性增加，從而使其反應活性增加，與羥基反應可交聯固化成膜，固化產物的交聯度在適當范圍內增大時其硬度增高、附著性增強。

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含有異氰脲酸酯環的聚氨酯制品具有以下特點：

①因異氰脲酸酯環有較高的耐輻射性，制得的高聚物材料對輻射具有高的防護性能。

②具有良好的耐腐蝕性能和抗黃變性能。

③異氰脲酸環不含活潑氫原子，從而不會形成氫鍵，因而含有異氰脲酸酯的異氰酸酯黏度低，固含量高。

④異氰脲酸酯環很穩定，所以存放時間較長，且具有較好的耐熱性。

⑤由于異氰脲酸酯環含有阻燃性的氮元素，故用其制成的材料具有阻燃性。

因此，異氰酸酯三聚體受到人們高度關注，在涂料、黏合劑、密封膠，彈性體、泡沫塑料等領域得到應用，在紡織品、造紙、油墨等領域也有應用的報道。

國外從20世紀70年代開始工業化生產含異氰酸酯三聚體的異氰酸酯，已形成系列化產品，其中較著名的廠商有 HULS 公司、Bayer 公司、SAPICI 公司等。

但是脂肪族和脂環族異氰酸酯由于本身活性較低，所以在實際生產中脂肪族和脂環族異氰酸酯的三聚體的制備時需要加入合適的催化劑進行催化。與常規的TDI三聚體制備不同，常規的叔胺催化劑如DMP-30對脂肪族和脂環族異氰酸酯的三聚催化效果很小，常規的鉀類金屬鹽催化劑對脂肪族和脂環族異氰酸酯有一定的三聚效果，但還達不到實際生產要求。對此，華東理工大學的宋春梅以醋酸鉀( 46)作催化劑，在一定溫度下，合成了IPDI三聚體，并與2,4,6-三(二甲氨基甲基)苯酚（DMP-30）比較，結果如下表：

C1-C4為醋酸鉀，S1-S3為DMP-30

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由上表數據可以看出，DMP-30對IPDI 三聚催化效果不明顯，醋酸鉀對IPDI 三聚催化有效果，但其轉化率不高。

針對此種情況，新典化學經過多年開發了一種新型三聚催化劑NT CAT P200可以有效的對脂肪族和脂環族異氰酸酯進行三聚，以IPDI為例做對比實驗：

取710 g的IPDI單體1升四口燒瓶中機械攪拌。通氮氣保護下快速攪拌，并將反應器加熱至85℃。分別加入催化劑NT CAT P200，保持溫度，繼續攪拌兩個小時，通過FTIR分析的樣品表明轉化率為57％。加入磷酸使催化劑失活，得到700g基本無色的反應產物。得到產物粘度為2200 mPa.s（25℃），NCO％指數為28.6。添加84.7g IPDI單體將產物稀釋，稀釋產物的粘度為730mPa.s（25℃）。通過GPC測定的低聚物分布為：三聚體為78.3％；五聚體為16.4％；七聚體和更高的低聚物為5.3％。

實驗結果表明：NT CAT P200催化劑不但有較高的反應活性，而且有較好的選擇性，且在降低產物的黏度、顏色、氣味等方面也有很大的優異性。

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