水性工业漆
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4.2.1 异氰酸酯

关于原料异氰酸酯,一般多采用甲苯二异氰酸酯(toluene-diisocyanate, TDI)、二苯甲烷二异氰酸酯(4,4'-methylenediphenyl diisocyanate,MDI)等芳香族二异氰酸酯,六亚甲基二异氰酸酯(1,6-hexamethylene diisocyanate,HDI)、二聚脂肪酸二异氰酸酯[dimer(fatty-acid)yl-diisocyanate,DDI]、L-赖氨酸二异氰酸酯(l-lysine Diisocyanate,LDI)等脂肪族二异氰酸酯,其中以HDI应用最多;还有苯二亚甲基二异氰酸酯(m-xylylene diisocyanate,XDI)芳脂族二异氰酸酯;以及异佛尔酮二异氰酸酯(isophorone diisocyanate,IPDI)、甲基环己基二异氰酸酯(H6TDI)和二环己基甲烷二异氰酸酯(4,4'-dicyclohexylmethane diisocyanate,H12MDI)脂环族二异氰酸酯,其中以IPDI应用最多。由于芳香族异氰酸酯制得的聚氨酯涂料,其耐候性不好,在户外曝晒后,涂膜易于变黄,因此有时也称为泛黄性异氰酸酯,但其有着价格和来源的优势,其应用在国内仍十分普遍;脂肪族异氰酸酯的耐候性最好,其涂膜经户外曝光后,很少变黄,特称为不泛黄性异氰酸酯。芳脂族异氰酸酯和脂环族异氰酸酯的户外耐候性介于芳香族和脂肪族异氰酸酯之间,而更接近于脂肪族二异氰酸酯,常常归于不泛黄性异氰酸酯之列。后面三类在国外的研究报道和专利文献中多有出现。下面分别介绍常用的几种异氰酸酯。

4.2.1.1 甲苯二异氰酸酯(TDI)

TDI是生产数量最大的一种异氰酸酯,大约5%~10%用于涂料。它是由甲苯经两步硝化、还原和光气化制成的。TDI有两种同分异构体,2,4-TDI和2,6-TDI。

TDI的分子量为174.15。TDI有三种规格:①2,4-TDI(TDI-100);②2,4-TDI和2,6-TDI分别占80%和20%(TDI-80);③2,4-TDI与2,6-TDI分别占65%和35%(TDI-65)。这三种工业规格,在涂料工业上均可采用,因三种产品的反应活性各不相同,所以在制备TDI加成物和预聚体时,应视原料规格适当调整工艺,以获得最佳效果。若条件许可,应采用TDI-100,但TDI-80来源最方便,因此用量最大。

4.2.1.2 六亚甲基二异氰酸酯(HDI)

HDI是脂肪族二异氰酸酯。它是由己二胺的碳酸盐,经冷光气化和热光气化二步法而制得的。其分子结构式为:OCN(CH26NCO,分子量为168.19。

以HDI为原料制备的聚氨酯树脂,具有突出的耐候性,保光保色性好,是制备高档的聚氨酯树脂涂料不可缺少的原料之一。

4.2.1.3 异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)

IPDI是一种不泛黄的二异氰酸酯,是制备高档聚氨酯树脂涂料的多异氰酸酯预聚体的重要原料。主要生产厂商有德国的Bayer公司,美国的Mobay Chemical公司,Du Pont公司和Wyandottol/BASF公司。

4.2.1.4 氢化TDI和氢化MDI

因芳香族聚氨酯的泛黄性和脂肪族异氰酸酯制备过程的复杂性,人们开始对氢化芳香族异氰酸酯的制备进行研究。

1963年美国的Mobay公司首次成功氢化TDI(即H6TDI),沸点为128~129℃/12×133.3Pa。由它与TMP(三羟甲基丙烷)或1,4-丁二醇合成预聚体,再和聚酯拼用,作金属与木器用漆。

氢化MDI即二环己基甲烷二异氰酸酯(H12MDI)受到更为广泛的关注,国外许多厂家都进行了H12MDI的试制、生产,并用于制造弹性体、塑料和涂料。H12MDI是由4,4'-二氨基二苯基甲烷加氢后再光气化而制备的,其沸点为155~160℃/65.5Pa,熔点78~80℃,含92%反-反异构体,活性较大,由它可制成保色保光性优异的湿固化聚氨酯涂料。