催化劑對(duì)TDI固化劑合成的影響

白衛(wèi)兵 楊彩云 關(guān)鵬

摘 ?要：本文研究了TDI與三羥甲基丙烷合成固化劑過(guò)程中催化劑對(duì)反應(yīng)的影響程度，合成實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)催化劑的用量應(yīng)控制在一定的比例效果較好。

關(guān)鍵詞：催化劑;固化劑;TDI

1前言

TDI與三羥甲基丙烷（TMP）的縮聚反應(yīng)在常溫下不能進(jìn)行，需要施加一定的能量突破此反應(yīng)的能壘，當(dāng)溫度達(dá)到60℃以上時(shí)，反應(yīng)可以連續(xù)進(jìn)行。但溫度較低反應(yīng)速率較慢，較高聚合物分子支鏈化加重影響產(chǎn)品性能，因此需要使用催化劑是反應(yīng)可在較低溫度下快速進(jìn)行。

2催化劑對(duì)反應(yīng)的影響

本次研究采用的是叔胺類(lèi)催化劑，其機(jī)理為叔胺類(lèi)催化劑含有孤對(duì)電子較容易得到羥基上質(zhì)子，得到質(zhì)子后與異氰酸酯NCO的碳氧雙鍵形成過(guò)渡態(tài)，并形成碳正離子，碳正離子易受到失去質(zhì)子含有孤對(duì)電子的烷氧基進(jìn)攻，形成氨基甲酸酯。在叔胺類(lèi)催化劑的作用下，降低了反應(yīng)的活化能，因此TDI與三羥甲基丙烷的縮聚可在低溫下快速進(jìn)行。

主反應(yīng)溫度為70℃，不同加入量甲基二乙醇胺和三亞甲基二胺進(jìn)行了研究。研究發(fā)現(xiàn)隨著催化劑的增加，反應(yīng)速率程遞增趨勢(shì)（見(jiàn)圖2.1）。

從圖2.1中看出當(dāng)催化劑濃度較低時(shí)反應(yīng)速度隨催化劑的增加變化明顯，當(dāng)達(dá)到一定量以后反應(yīng)速度將不隨加入量的增加而增加。而且催化劑加入過(guò)多，會(huì)使交聯(lián)反應(yīng)增加，支鏈化加重，同時(shí)反應(yīng)時(shí)間減少會(huì)使固化劑平均分子量降低。圖中甲基二乙醇胺濃度0.9%、三亞甲基二胺濃度0.7%為暴聚現(xiàn)象產(chǎn)生的濃度，這也這就證明了催化劑高濃度將導(dǎo)致預(yù)聚物支鏈化增加，從而影響固化劑的性質(zhì)。表2.1、2.2為不同濃度的兩種催化劑對(duì)N40型固化劑性能的影響。

3結(jié)論

從表2.1和2.2中可以看出隨著催化劑加入量的增加游離TDI的含量下降，這說(shuō)明催化劑可提高反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率，但對(duì)于縮聚反應(yīng)來(lái)說(shuō)轉(zhuǎn)化率增加不等于聚合度達(dá)到要求。高催化劑用量時(shí)合成的固化劑硬度和粘度反而下降、容忍度明顯增加說(shuō)明此時(shí)固化劑分子聚合度較低;而柔韌度下降說(shuō)明固化劑分子的支鏈化嚴(yán)重，因此所形成的漆膜較脆。從實(shí)際生產(chǎn)角度提高反應(yīng)速率和降低反應(yīng)溫度可有效降低成本，但必須保證產(chǎn)品質(zhì)量，因此催化劑的用量必須適中。