文献综述
文 献 综 述1、前言 聚氨酯涂料是增长速度最快的涂料品种之一,在各个领域都有广泛的应用,包括汽车涂装涂料、木器涂料、防腐蚀涂料、塑料涂料和建筑涂料等,市场前景非常广阔。
固化剂作为聚氨酯涂料的重要组分之一,常用的类型包括:甲苯二异氰酸酯(TDI)三聚体、六亚甲基二异氰酸酯(HDI)三聚体和异佛二酮二异氰酸酯(IPDI)三聚体等。
其中HDI的前体是己二胺,其合成过程依赖化石资源作原料,且合成技术长期被国外公司垄断,导致我国HDI类涂料固化剂的产业链受限于己二胺原料而大量依赖进口。
近年来,五亚甲基二异氰酸酯(PDI)的前体1,5-戊二胺,可以通过以生物质可再生资源作为原料,且具有合成过程绿色、无环境安全隐患等优点,有望替代HDI用于聚氨酯涂料领域,可以解决我国HDI类涂料固化剂长期依赖进口的局面,为我国生物基涂料固化剂的技术进步提供支撑。
三聚体多异氧酸酯是具有稳定六元异氰脲酸酯环结构的多异氰酸酯,在物理性能方面(热稳定性等)及化学性能方面(耐酸,耐碱,耐老化及耐油等)优点突出。
其本质主要是基于异氰酸酯原料(HDI, IPDI或TDI)在催化剂作用下的三聚环化反应,同时三聚体多异氰酸酯的制备需要控制三聚反应程度,以免无限制的反应而生成多异氰酸酯高聚物等无用物质,这类高聚物分子量大,容易导致产物粘度增大,造成产品品质变差,使用过程困难,并对之后施工过程中的应用产生严重影响。
因此,需要对反应过程进行调控,探究影响产物粘度的因素,制备获得低粘度的PDI三聚体。
2、异氰酸酯化学2.1 异氰酸酯亲核加成反应由于异氰酸酯化合物含有高度不饱和的异氰酸酯基团,因而其化学性质非常活泼,其电子共振结构为:图1-1 异氰酸酯电子共振排布Fig 1-1 Electronic resonance mapping of isocyanate groups异氰酸酯基团的反应活性主要受到氮和氧原子的高电负性诱导作用,其中-NCO基团的氧原子电负性最大,是亲核中心,碳原子具有最小的电子云密度,为亲电中心,易受到亲核试剂的攻击,发生亲核加成反应。
因此,异氰酸酯可以与多种活泼氢化合物发生亲核加成反应,其反应机理如下:图1-2 异氰酸酯亲核加成反应Fig 1-2 Isocyanate nucleophilic addition reaction2.2 异氰酸酯二聚反应当亲核试剂存在时,异氰酸酯可以发生自加成反应,生成各种不同聚合度的自聚产物,分为生成碳氮二元环聚合和三元环聚合的反应,通常称为异氰酸酯二聚反应和异氰酸酯三聚反应,是一类重要的反应。
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