三聚催化劑
用于脂肪族和脂環(huán)族異氰酸酯的高效三聚催化劑
聚氨酯具有優(yōu)異的物理機(jī)械性能和化學(xué)穩(wěn)定性，廣泛應(yīng)用于泡沫、涂料、彈性體、膠粘劑、皮革等領(lǐng)域，但也存在耐熱性差、軟化溫度和分解溫度低等缺陷，限制了其在某些領(lǐng)域的應(yīng)用。后來人們發(fā)現(xiàn)芳香族或脂肪族異氰酸酯在加熱下可以自三聚化成異氰脲酸酯，由于異氰脲酸酯環(huán)有較強(qiáng)的電子吸收作用，導(dǎo)致分子中NCO的C=N鍵極性增加，從而增加了其反應(yīng)活性，可以和羥基反應(yīng)交聯(lián)固化成膜，且固化物的交聯(lián)度在適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)增加，硬度增加，附著力增強(qiáng)。
含有異氰脲酸酯環(huán)的聚氨酯產(chǎn)品具有以下特點(diǎn)：
（1）由于異氰脲酸酯環(huán)具有較高的抗輻射性能，使得所得聚合物材料具有較高的抗輻射防護(hù)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(huán)上不含活潑氫原子，不形成氫鍵，因此含異氰脲酸酯的異氰酸酯粘度低，固含量高。
④異氰脲酸酯環(huán)非常穩(wěn)定，因此儲(chǔ)存時(shí)間長(zhǎng)，耐熱性好。
⑤由于異氰脲酸酯環(huán)中含有阻燃氮元素，因此由其制成的材料具有阻燃性。
因此，異氰酸酯三聚體受到高度關(guān)注，已在涂料、膠粘劑、密封膠、彈性體、泡沫塑料等領(lǐng)域得到應(yīng)用，在紡織、造紙、印刷油墨等領(lǐng)域也有應(yīng)用報(bào)道。
國外從20世紀(jì)70年代開始工業(yè)化生產(chǎn)含異氰酸酯三聚體，目前已形成系列產(chǎn)品，其中較著名的廠家有Huls公司、Bayer公司、Sapici公司等。
但由于脂肪族和脂環(huán)族異氰酸酯的活性較低，實(shí)際生產(chǎn)中制備脂肪族和脂環(huán)族異氰酸酯三聚體需要加入合適的催化劑進(jìn)行催化。與常規(guī)的TDI三聚體制備不同，常規(guī)的叔胺類催化劑如DMP-30對(duì)脂肪族和脂環(huán)族異氰酸酯的三聚反應(yīng)影響不大，常規(guī)的鉀金屬鹽催化劑對(duì)脂肪族和脂環(huán)族異氰酸酯的三聚反應(yīng)有一定作用，但不足以滿足實(shí)際生產(chǎn)的要求。對(duì)此，華東理工大學(xué)的宋春梅以醋酸鉀（PolyCAT 46）為催化劑，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）進(jìn)行了對(duì)比，結(jié)果如下表所示：
c1-c4為醋酸鉀，s1-s3為dmp-30
從上表數(shù)據(jù)可以看出，DMP-30對(duì)IPDI三聚催化效果不明顯，醋酸鉀對(duì)IPDI三聚催化有作用，但其轉(zhuǎn)化率不高。
針對(duì)此情況，信登化學(xué)歷經(jīng)多年研發(fā)出新型聚合催化劑NT-CAT P200，可有效聚合脂肪族和脂環(huán)族異氰酸酯，并以IPDI為例做對(duì)比實(shí)驗(yàn)：
稱取710克IPDI單體于1升裝有機(jī)械攪拌的四口燒瓶中。在氮?dú)獗Ｗo(hù)下快速攪拌，并將反應(yīng)器加熱至85℃。另行加入催化劑NT-CAT P200，保溫并繼續(xù)攪拌2小時(shí)，經(jīng)FTIR分析樣品，轉(zhuǎn)化率為57%。加入磷酸使催化劑失活，得到700克基本無色的反應(yīng)產(chǎn)物。產(chǎn)物粘度為2200兆帕·秒（25℃），NCO%指數(shù)為28.6。加入84.7克IPDI單體稀釋產(chǎn)物，稀釋后產(chǎn)物粘度為730兆帕·秒（25℃）。經(jīng)GPC測(cè)定，低聚物分布為三聚體78.3%，五聚體16.4%；七聚體和更高級(jí)低聚物為 5.3%。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：NT-CAT P200催化劑不僅具有較高的反應(yīng)性，而且具有良好的選擇性，同時(shí)在降低產(chǎn)品的粘度、顏色和氣味方面也有著卓越的表現(xiàn)。
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