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![无溶剂封闭型有色多异氰酸酯固化剂及其制备方法与应用[发明专利]](https://img.taocdn.com/s1/m/5a329f0542323968011ca300a6c30c225901f0a9.png)
(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202010275015.4(22)申请日 2020.04.09(71)申请人 武汉仕全兴聚氨酯科技有限公司地址 430040 湖北省武汉市东西湖区八方路8号(72)发明人 陈俊 刘倩 范亮亮 焦海山 苏平 (74)专利代理机构 武汉开元知识产权代理有限公司 42104代理人 马辉(51)Int.Cl.C08G 18/80(2006.01)C08F 122/22(2006.01)C08F 118/16(2006.01)C09D 175/04(2006.01)(54)发明名称无溶剂封闭型有色多异氰酸酯固化剂及其制备方法与应用(57)摘要本发明公开了一种无溶剂封闭型有色多异氰酸酯固化剂及其制备方法与应用，属于涂料技术领域，该多异氰酸酯固化剂由烯醇或丙烯酸酯对多异氰酸酯改性，再在引发剂作用下发生不饱和双键的共聚，以及封闭剂对剩余的NCO进行封端制备得到，该固化剂解决了传统溶剂型多异氰酸酯固化剂的高污染、气味大、毒性大等问题。
权利要求书1页 说明书8页CN 111349214 A 2020.06.30C N 111349214A1.一种无溶剂封闭型有色多异氰酸酯固化剂，其特征在于，它由烯醇或丙烯酸酯对多异氰酸酯改性，再在引发剂作用下发生不饱和双键的共聚，以及封闭剂对剩余的NCO进行封端制备得到；所述烯醇或丙烯酸酯的质量为无溶剂封闭型有色多异氰酸酯固化剂的15～40％。
2.根据权利要求1所述无溶剂封闭型有色多异氰酸酯固化剂，其特征在于，其固含量为100％，室温下的粘度为3000～10000mPa ·s。
3.根据权利要求1或2所述无溶剂封闭型有色多异氰酸酯固化剂，其特征在于，所述烯醇包括烯丙醇、2-丁烯醇、1,4-丁烯二醇、3-甲基-2-丁烯-1-醇、顺-2-戊烯-1-醇、反式-2-己烯醇、3-苯基-2-丙烯醇、1-环己基-2-丁烯醇中的至少一种，所述丙烯酸酯包括丙烯酸羟乙酯、(甲基)丙烯酸-β-羟乙酯、(甲基)丙烯酸-β-羟丙酯或丙烯酸-2-羟基-3-苯氧基丙酯中的一种或一种以上。
阳离子水性封闭型聚异氰酸酯交联剂的制备与性能孙祥;韦军【摘要】以异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)和三乙醇胺(TEOA)制备支化型异氰酸酯基(-NCO)封端的预聚体,分别以N-甲基二乙醇胺(MDEA)和聚乙二醇(PEG)为亲水扩链剂,最后用二甲基吡唑(DMP)封闭剩余的-NCO基团得到阳离子水性封闭型聚异氰酸酯交联剂,并用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)表征了交联剂的结构.主要研究了预聚反应时异氰酸酯指数(R1值)以及亲水扩链剂的种类对交联剂性能的影响.研究表明:亲水扩链剂的种类对交联剂的解封温度有显著的影响,当以MDEA为亲水扩链剂、R1值为1.9时,交联剂的性能达到最佳.【期刊名称】《涂料工业》【年(卷),期】2016(046)005【总页数】5页(P60-64)【关键词】阳离子;水性;封闭聚异氰酸酯;交联剂【作者】孙祥;韦军【作者单位】常州大学材料科学与工程学院,江苏常州213164;盐城工学院材料工程学院,江苏盐城224051【正文语种】中文【中图分类】TQ630.4+3随着人们环保意识的加强，水性涂料越来越受到关注，水性封闭型聚异氰酸酯交联剂作为水性涂料固化剂以其安全稳定，环境友好等特点［1-2］被广泛应用于汽车、家具等的涂层、丝绸以及粘合剂等领域［3-6］。
水性封闭型聚异氰酸酯交联剂主要是在非亲水预聚体中接入部分亲水性基团使整个分子达到亲水的效果，而且封闭型聚异氰酸酯可以将活性异氰酸酯基团（—NCO）保护起来，避免其与空气中的水反应，高温释活后的—NCO可重新与活泼氢发生反应，从而提高产品的物理性能［7-9］。
根据亲水基团的离子性质，水性封闭型聚异氰酸酯交联剂可分为阳离子型、阴离子型以及非离子型，其中，阳离子型聚异氰酸酯交联剂由于具有良好的润湿性、抗菌防霉等特点，在化纤整理与复合［10］、木器涂料［11］和阴极电泳漆［12］等领域有着广阔的应用前景，但目前针对阳离子型聚异氰酸酯交联剂的研究报道相对较少。
特种纸用水性封端异氰酸酯-聚乙烯醇表面施胶增强剂的研制及其作用机理特种纸用水性封端异氰酸酯/聚乙烯醇表面施胶增强剂的研制及其作用机理随着纸张在工业生产中的广泛应用，对特种纸的要求也越来越高。
特种纸在包装、印刷、食品等领域有着广泛的应用，而在这些领域中，纸张的强度和耐水性是非常重要的指标。
为了提高特种纸的性能，我们进行了特种纸用水性封端异氰酸酯/聚乙烯醇表面施胶增强剂的研制工作，并对其作用机理进行了深入探究。
我们首先选择了聚乙烯醇（PVA）作为基材，由于其良好的附着性和无毒环保的特性，使得其成为一种理想的纸张粘合剂。
然而，由于PVA分子链之间的较低的交联作用力，其在潮湿环境下的稳定性较差。
为了增强PVA在潮湿环境下的耐水性，我们引入了水性封端异氰酸酯（WPU）作为增强剂。
WPU的引入使得PVA的交联效果得到了增强。
WPU分子中含有异氰酸酯基团，能够与PVA中的羟基反应生成共价键，从而增加了PVA的交联密度。
另外，WPU还可以通过共价键的形成，增加PVA膜的拉伸强度和硬度，提高纸张的机械强度。
同时，WPU分子中的封端基团还能够起到阻隔水分进入纸张内部的作用，从而提高了纸张的耐水性。
为了更好地理解WPU对特种纸的增强作用机理，我们进行了一系列实验研究。
首先，我们研究了不同比例下PVA与WPU的交联效果。
通过拉伸实验发现，随着WPU用量的增加，纸张的拉伸强度和断裂伸长率均有所提高。
这是由于WPU增加了PVA分子链之间的交联密度，使得纸张的拉伸强度增加，同时增加了PVA分子链的延展性，提高了断裂伸长率。
其次，我们研究了施胶增强剂在纸张表面膜层的形成和性能。
通过扫描电镜观察PVA/WPU膜的表面形貌，发现WPU均匀地分布在PVA膜的表面，形成一层均匀的膜层。
同时，我们测试了PVA/WPU膜的接触角，发现WPU的引入能够提高纸张表面的亲水性。
这是由于WPU分子中封端羧基团的引入，使得膜层表面的极性增强，使纸张的润湿性得到改善。
江阴摩尔化工新材料有限公司
JIANGYIN MOIRE NEW CHEMICAL MATERIAL LTD.
水可分散聚异氰酸酯交联剂MR-6018
一、主要成分：脂肪族聚异氰酸酯
二、产品说明：该交联剂可用水直接分散，主要用于水性树脂组分的外加交联和固化，可在常温和高温下交联和固化，25℃时配胶使用时间可达12小时。
三、性能参数：
外观：透明
固含量（%）：80±2（溶剂成分为醋酸乙酯）
游离HDI单体（%）：≤0.2
NCO（%）：15±0.5
粘度（23℃，mPa.s）：500±20
色值：≤60
闪点（℃）：5
密度（g/ml）：1.08
四、应用范围：
1. 水性印花胶浆和水性油墨的外添加交联剂，提高粘结性能，提高耐水洗牢度。
2. 水性真空吸塑胶用固化剂，搅拌均匀直接喷涂，提高耐温，防止脱胶。
3. 水性聚氨酯鞋胶用固化剂。
4. 水性木器漆、水性涂料等涂层外添加交联剂，提高漆膜的光泽、硬度、耐水、耐溶剂、耐候等性能。
五、使用方法：
1. 配胶：本交联剂在水相中具有良好的溶解性能，易分散于各类水性涂料或胶黏剂体系中，添加量为水性树脂不挥发物的3-10%，添加后建议用机械搅拌至分散均匀。
2. 操作注意事项
1）开封后避免长期暴露在空气中，储存前用氮气封闭。
2）在通风良好的区域操作。
3）若与皮肤接触或进入眼睛用大量清水进行彻底的清洗。
4）罐中未使用完的配胶应及时处理，防止固化。
六、贮存：在阴凉及干燥的环境中贮存，环境温度不宜超过30℃，贮存期12个月。
七、包装：1Kg/铝罐；20Kg/镀锌桶。
水性聚氨酯多异氰酸酯固化剂使用须知
水性聚氨酯固化剂是亲水性聚异氰酸酯固化剂，通常在双组份水性聚氨酯体系中使用，可以有效提高双组份水性涂料、油墨、胶粘剂等各项理化性能，包括附着力、硬度、耐磨性和耐溶剂等性能。
建议使用工艺
1.配制少量试样时，固化剂与水性聚氨酯混合过程注意慢慢边到边搅拌，充分搅拌2-3分钟。
在配制大量的胶水或涂料时，为确保搅拌的充分，必须用机械搅拌，然后再慢慢的加入固化剂。
2.根据使用说明书的添加比例，严格控制好固化剂的加入比例，已达到最佳的理化性能。
3.配制时按需配配制，保证一定时间内使用完，防止固化，所以建议在4小时内使用完全。
储存
1.固化剂一般对湿气敏感，应在密封的原装容器中储存，且温度不超过30℃。
保质期一般6个月。
2.应尽量避免与皮肤接触，可能会造成过敏现象，如果粘到皮肤上，可用干净纸擦除，然后用清水洗净即可。
异氰酸酯三聚体固化剂1.引言1.1 概述概述异氰酸酯三聚体固化剂是一种在化学反应中起着重要作用的聚合物。
它具有独特的化学结构和性质，被广泛用于涂料、胶黏剂、封胶剂等领域。
本文旨在介绍异氰酸酯三聚体固化剂的定义、特点以及其在各个领域中的应用情况和优势。
通过对其前景和发展趋势的分析，我们可以更好地了解和应用这一重要的化学固化剂。
异氰酸酯三聚体固化剂是一种由异氰酸酯单体经过特定反应制得的聚聚合物。
它的分子结构中含有多个异氰酸酯基团，这些基团在合成过程中可以通过聚合反应相互连接，形成具有高分子量和交联能力的聚合物。
这使得异氰酸酯三聚体固化剂具有良好的固化性能和物理力学性能。
异氰酸酯三聚体固化剂的特点主要有以下几个方面。
首先，它具有较低的粘度和表观黏度，便于混合和加工。
其次，它具有很高的固化速度和强度发展速率，可以在短时间内形成坚固的结构。
与此同时，它还具有良好的耐化学性能和耐热性能，能够在恶劣的环境条件下保持稳定。
异氰酸酯三聚体固化剂在各个领域有着广泛的应用。
在涂料行业中，它可以作为主要的固化剂，使涂料快速干燥和固化，并增加涂料的硬度和耐磨性。
在胶黏剂和封胶剂领域，它可以用于增强材料的粘接性能和耐候性能。
此外，它还可以用于制备高性能的弹性体、硬质聚氨酯和无氰纤维素纺丝等领域。
综上所述，异氰酸酯三聚体固化剂具有独特的化学结构和性质，广泛应用于涂料、胶黏剂、封胶剂等各个领域。
它的优良性能和广泛适用性使得其具有很大的发展潜力。
未来，随着科学技术的不断进步和应用领域的拓展，异氰酸酯三聚体固化剂必将在化学工业中发挥更大的作用。
在这一趋势下，我们有理由相信，异氰酸酯三聚体固化剂将继续推动化学工业的发展。
文章结构部分的内容可以从以下几个方面来描述：1.2 文章结构：本文将分为引言、正文和结论三个部分来进行论述。
1. 引言部分将对异氰酸酯三聚体固化剂进行概述，说明其定义和特点，并介绍本文的目的。
2. 正文部分将详细论述异氰酸酯三聚体固化剂的应用领域和优势。
异氰酸酯固化剂低温柔韧型
异氰酸酯固化剂是一种常见的化学材料，广泛应用于涂料、粘合剂、密封剂等领域。
由于其独特的化学性质，异氰酸酯固化剂能够在常温下与多种树脂反应，使树脂硬化，从而达到粘附、固定等效果。
同时，异氰酸酯固化剂还具有低温柔韧的特性，能够在低温环境下保持良好的柔韧性和粘附力，因此在一些低温环境中得到广泛应用。
异氰酸酯固化剂的优点在于其快速固化、高强度、耐磨、耐腐蚀等特性，同时还能够与多种树脂相容，并且对基材的附着力强。
此外，由于其低温柔韧的特性，异氰酸酯固化剂在低温环境下不易脆化，能够有效保护涂层和粘合剂的性能。
然而，异氰酸酯固化剂也存在一些缺点。
例如，其反应活性较高，容易与水、酸、碱等物质反应，因此在使用过程中需要特别注意。
此外，异氰酸酯固化剂具有一定的毒性，因此在施工过程中需要做好防护措施。
总之，异氰酸酯固化剂作为一种重要的化学材料，在涂料、粘合剂、密封剂等领域得到了广泛应用。
未来，随着技术的不断进步和应用领域的拓展，异氰酸酯固化剂的性能和应用范围将得到进一步优化和拓展。
多异氰酸酯胶粘剂配方和合成机理时间：2006-8-24 来源：生命经纬多异氰酸酯胶粘剂概述多异氰酸酯胶粘剂是由多异氰酸酯单体或其低分子衍生物组成的胶粘剂，它是聚氨酯胶粘剂中的早期产品。
第二次世界大战期间，德国人用三苯基甲烷三异氰酸酯(Bayer公司产品牌号：DesmodurR)作胶粘剂，成功地将橡胶与金属粘接起来，并应用于坦克车的履带、救生筏、充气防护衣等，从而开始了多异氰酸酯胶粘剂的生产与应用。
多异氰酸酯胶粘剂属于反应型胶粘剂，粘接强度高，特别适合于金属与橡胶、纤维等的粘接，这种胶粘剂主要有下述几点特性。
(1) 具有较高的反应活性，能与许多表面含有活泼氢原子的被粘材料，如金属、橡胶、纤维、木材、皮革、塑料等产生共价键，且固化后含氨基甲酸酯、脲键以及极性较强的键和基团，易和基材之间产生次价键，这些化学粘合力和物理粘合力共同作用的结果是使被粘基材之间产生较高的粘接强度。
(2) 通常的多异氰酸酯化合物分子量小，能够溶于大多数有机溶剂，因此易于扩散到基材表面，还易渗入一些多孔性的被粘基材中，从而进一步提高胶粘性能。
(3) 该类胶粘剂可常温固化，也可加热固化，易于产生交联结构，耐热、耐溶剂性能好。
(4) 含有较多的游离异氰酸酯基团，对潮气敏感，有毒性，通常含有机溶剂，贮存时要注意防水防潮，操作时须注意通风。
(5) 由于多异氰酸酯化合物分子量小，NCO基团含量高，固化后的胶层硬度高，有脆性。
因此常用橡胶溶液、聚醚、聚酯等低聚物进行改性或用作多种胶粘剂的交联固化剂。
工业上生产的二异氰酸酯，如MDI、TDI、XDI、二甲氧基联苯二异氰酸酯(DADI)、己酸甲酯-2，6-二异氰酸酯(LDI)等都可以直接作胶粘剂使用，用于金属与橡胶的粘接。
目前应用最多的多异氰酸酯胶粘剂品种是三苯基甲烷三异氰酸酯、硫代磷酸三(4-异氰酸酯基苯酯)、三羟甲基丙烷-TDI的加成物。
四异氰酸酯胶粘剂最常用的四异氰酸酯胶粘剂是二甲基三苯基甲烷四异氰酸酯，它是由甲苯二胺甲醛结合，生成二甲基三苯基甲烷四胺，经光气化、活性炭脱色处理、抽滤浓缩或用溶剂配制而成。
多异氰酸酯胶粘剂配方和合成机理
1.异氰酸酯
2.聚醚多元醇
3.化合物适量
4.助剂适量
5.反应助剂适量
1.异氰酸酯与聚醚多元醇的反应
多异氰酸酯胶粘剂的合成首先是异氰酸酯与聚醚多元醇之间的反应。
异氰酸酯和聚醚多元醇是胶粘剂的两个主要成分，它们通过缩合反应形成
胶粘剂的结构。
在此反应中，异氰酸酯中的异氰基与聚醚多元醇中的羟基
进行加成反应，形成酯键。
这种反应是一个可逆反应，同时也是胶粘剂硬
化的起始反应。
2.化合物和助剂的添加
在异氰酸酯与聚醚多元醇的反应中，可以加入适量的化合物和助剂来
调整胶粘剂的性能。
化合物可以是填料，用于调整胶粘剂的粘度和流变性质，也可以是稳定剂，用于提高胶粘剂的耐老化性能。
助剂可以是交联剂，用于增加胶粘剂的强度和硬度，也可以是防黏剂，用于降低胶粘剂的粘度
和流动性。
3.反应助剂的加入
在异氰酸酯与聚醚多元醇的反应中，需要加入适量的反应助剂来促进
反应的进行。
反应助剂可以是催化剂，用于加速反应的速率，也可以是稳
定剂，用于抑制副反应的发生。
常用的反应助剂有有机锡化合物、金属酸盐等。
4.反应条件的控制
异氰酸酯胶粘剂的合成过程需要控制反应条件，以获得理想的胶粘剂性能。
合适的反应温度和反应时间可以促进反应的进行，达到优化胶粘剂性能的目的。
总结：
多异氰酸酯胶粘剂是一种高性能的结构胶粘剂，它的配方和合成机理是异氰酸酯与聚醚多元醇的反应，同时加入适量的化合物、助剂和反应助剂来调整胶粘剂的性能。
合成过程需要控制适当的反应条件，以获得理想的胶粘剂性能。
异氰酸酯固化剂在其他方面的应用异氰酸酯固化剂在建筑、汽车、木工、鞋材、船舶等多个行业中有着广泛的应用。
在这些行业外，异氰酸酯固化剂的应用范围也在不断扩大。
本文将介绍异氰酸酯固化剂在其他领域的应用。
1. 电子行业异氰酸酯固化剂在电子行业中主要用于制作电路板、电子器件等。
在电路板制作过程中，异氰酸酯固化剂被用作胶粘剂，用于固定电路板的各个部件，使其紧密粘合。
在电子器件制作中，异氰酸酯固化剂被用作封装材料，可以有效地保护电子器件，避免受到环境的侵蚀。
2. 医疗行业异氰酸酯固化剂在医疗行业中主要用于制作人工器官。
人工心脏、人工肝脏、人工肾脏等人工器官需要具有很高的物理和化学稳定性，异氰酸酯固化剂正好具备这些特点。
异氰酸酯固化剂可以将人工器官的各个部分粘合在一起，形成一个完整的结构。
3. 环保行业异氰酸酯固化剂可以作为环境污染治理的一种手段。
例如，用异氰酸酯材料包裹污染物，可以有效地封存污染物，阻止其进一步扩散。
此外，异氰酸酯固化剂还可以作为垃圾填埋污染物的一种处理方法，通过与污染物反应，将其稳定化并减少其对环境的影响。
4. 食品行业异氰酸酯固化剂还可以在食品工业中发挥作用。
例如，在制作香肠时，异氰酸酯固化剂可以作为固化剂，帮助香肠的形成和保持形状。
此外，异氰酸酯固化剂还可以用作膨松剂，在饼干、面包等食品制品的加工中，可以使食品体积变大且质地松软。
5. 航空航天行业异氰酸酯固化剂在航空航天行业中也有一定的应用。
例如，在制造宇航员太空服时，异氰酸酯固化剂被用作太空服的胶粘剂。
异氰酸酯固化剂还可以用于航空器和卫星的制造中，保证航空器和卫星结构的稳定性和可靠性。
结论异氰酸酯固化剂是一种应用广泛的化学物质，在多个行业中都有重要的作用。
除了常见的建筑、汽车、木工、鞋材、船舶等行业外，异氰酸酯固化剂还可以在电子、医疗、环保、食品、航空航天等领域发挥作用。
随着科技的不断发展，异氰酸酯固化剂的应用范围还将不断扩大。
高性能、易分散水性多异氰酸酯固化剂的合成与应用研究前言
水分散多聚异氰酸酯可以大致分为两类：非离子型和离子型。
非离子型改性聚异氰酸酯采用聚醚进行亲水改性，虽然这种固化剂在大多数应用领域得到了市场的广泛认可，但是其也存在很多缺点：由于聚醚带来的亲水性有限，需要使用大量的聚醚才能赋予聚异氰酸酯较好的水分散性能，这极大地降低了聚异氰酸酯体系中的异氰酸根的浓度，其次改性的聚异氰酸酯需要借助较大的剪切力才能够在水中完全分散，并且大量的聚醚会一直存在体系中，这将永远影响涂膜的耐水性能[1]。
H · 舍费尔[2]等提出了使用4-氨基甲苯-2-磺酸来改性聚异氰酸酯的方法，这类改性聚异氰酸酯中和以后能够非常容易地溶解在水中。
但是此方法需要同时使用一定量的聚醚，造成涂膜耐水性能的降低，此外使用的磺酸含有苯环，这将使涂膜耐黄性能降低。
Hans-Josef Laas[3]等使用环己胺基丙磺酸和环己氨基乙磺酸来制备改性聚异氰酸酯，取得了巨大成功，磺酸改性的聚异氰酸酯不需要高剪切力就能够在水中均匀分散，叔胺中和的磺酸改性聚异氰酸酯体系具有很好的贮存稳定性。
但是专利指出适用于此体系的磺酸单体种类只有两种，甚至指出其他与环己胺基丙磺酸结构类似的磺酸单体即使在更高的条件下也不能参与反应。
本文通过对市售磺酸单体与多异氰酸酯的反应进行研究，发现目前市售的磺酸单体除了环己胺基丙磺酸和环己氨基乙磺酸以外，未找到可以与多异氰酸酯反应的磺酸单体。
于是试验室合成了一些新型的磺酸单体，研究发现这些新型磺酸单体在一定条件下可以与多异氰酸酯反应，来制备高性能、易分散的水性多异氰酸酯固化剂，从而为行业研究者提供了理论参考。
通过对试验室合成的磺酸改性多异氰酸酯固化剂与市场化某跨国公司的同类产品的比较，发现试验室合成的固化剂性能与跨国公司产品性能基本一致，从而为行业提供了更多的磺酸改性固化剂选择。
1 试验部分
1.1 试验主要原料
聚氨酯合成： HDI三聚体[HT100, w(—NCO)= 21.9%]、羟基丙烯酸树脂[Antkote® 2033，w(—OH)= 3.3%]、固化剂B，万华化学;磺酸固化剂A，市售;氨基磺酸，试验室自制;N,N-二甲基环己胺，阿拉丁试剂。
1.2 水分散多异氰酸酯的制备
在装有机械搅拌器、回流管、温度计和氮气进出口的四口圆底烧瓶中，将氨基磺酸和二甲基环己胺加入到HDI三聚体中，加热到100 ℃反应，测试体系中—NCO含量达到理论值时，停止反应，冷却体系至40 ℃，出料。
通过改变氨基磺酸的加入量来研究不同磺酸含量的改性聚异氰酸酯的水分散关系。
通过改变二甲基环己胺的加入量来研究中和剂使用量对整个反应进程的影响。
1.3 双组分水性聚氨酯涂料的制备
将含有47.12 g羟基丙烯酸树脂(Antkote® 2033)(羟值3.3，固含46%，pH值7.5～8.0)、0.6 g润湿剂(Surfynol 104BC)、2.22 g分散剂(Borchi® Gen SN 95)、0.16 g用乙二醇丁醚稀释至10%的流平剂Baysilone Paint Additive 3468、27.65 g钛白粉以及7.06 g去离子水混合以后，研磨至细度≤20 μm。
再按照n(—NCO)/n(—OH) =1.5的比例加入按照上述方法制备的改性多异氰酸酯固化剂。
涂敷在不同基材上，表干以后，在80 ℃下继续固化30 min，得到试验涂膜。
1.4 测试与表征
1.4.1 —NCO测试
参照GB 12009.4标准进行测试。
1.4.2 粒径测试
固化剂分散体粒径及其分布采用激光粒度分析仪(ZS90，Malvern)进行检测，检测样品需均匀稀释到合适浓度。
2 结果与讨论
2.1 反应时间对反应程度的影响
Hans-Josef Laas[3]使用环己胺基丙磺酸和环己氨基乙磺酸在叔胺中和条件下可以与多异氰酸酯反应，专利指出其他与环己胺基丙磺酸结构类似的磺酸单体即使在更高的条件下也不能参与反应。
我们试验室也尝试使用目前市场上的很多磺酸单体，如氨基乙磺酸、氨基丙磺酸等与多异氰酸酯反应，发现均不能与多异氰酸酯反应。
于是试验室合成了新型的氨基磺酸，在100 ℃下与HDI三聚体反应，反应过程中，观察体系变化，并且对反应物进行—NCO测试，结果如表1和图1。
由图1的—NCO测试结果可以看出，试验室合成的新型氨基磺酸单体可以与多异氰酸酯反应，而且反应4 h后体系—NCO不再发生变化。
结合表1的数据可以看出，虽然试验室合成的新型氨基磺酸单体与多异氰酸酯可以发生反应，但是反应体系仍然有悬浮颗粒，说明在这种反应条件下很难反应完全。
2.2 N,N-二甲基环己胺加入量对反应程度的影响
由于氨基磺酸大多是晶体，多异氰酸酯又对氨基磺酸没有溶解性，在反应体系中反应物分为两相。
即固体的氨基磺酸相和液体的多异氰酸酯相，属于典型非均相反应，此类反应一般反应速度很慢甚至不反应，但是合适的相转移催化剂会使得原本反应很慢甚至不反应的非均相体系变得容易进行反应，并且催化剂的浓度直接决定反应速度。
叔胺不仅和多异氰酸酯具有很好相容性，还对磺酸单体有一定的溶解性，这符合相转移催化剂的特点。
对N,N-二甲基环己胺用量进行研究，研究结果如表2。
从表2中看出，N,N-二甲基环己胺的加入量紧密影响着反应时间，加入量越多，反应时间越短，这说明N,N-二甲基环己胺在体系中不仅仅起着中和剂的作用，还具有催化效果。
对比未加入N,N-二甲基环己胺时，体系不发生反应，这也验证了N,N-二甲基环己胺在体系中除了作为中和剂以外，还起着相转移催化剂的作用。
虽然继续增大N,N-二甲基环己胺的加入量可以明显降低反应时间，但是过量叔胺存在将会降低改性三聚体的贮存稳定性，所以N,N-二甲基环己胺加入量以磺酸单体1.05倍(物质的量比)为佳。
2.3 氨基磺酸单体含量对固化剂分散性能的影响
聚醚改性的多异氰酸酯固化剂已经得到了市场的广泛认可，为了得到较好的水分散性能，需要使用大量的聚醚，这极大地降低了多异氰酸酯体系中异氰酸根的浓度，但仍然需要借助较大的剪切力才能够在水中分散，限制了施工现场的使用范围。
磺酸改性的多异氰酸酯仅需要使用少量的氨基磺酸，就能够在水中均匀分散，而且不需要借助强的剪切力。
本文对氨基磺酸用量进行研究，研究氨基磺酸用量对固化剂在水中分散性能的影响，同时与市场化同类型的固化剂和聚醚改性的固化剂进行比较，研究结果如表3。
从表3中看出，随着氨基磺酸加入量的增加，越有利于手动分散，分散后的粒径逐渐减小。
亲水改性多异氰酸酯实际上包含大量的未改性的多异氰酸酯和部分亲水改性多异氰酸酯，而部分亲水改性多异氰酸酯是一种特殊的表面活性剂，磺酸用量的增加相当于表面活性剂的增加，所以改性的多异氰酸酯越容易分散，分散后的粒径也就越小。
通过与市场化同类型的产品比较发现磺酸用量在2.5%～3.0%比较合适，手动分散性明显优于聚醚改性的多异氰酸酯固化剂。
2.4 试验室合成固化剂与市场化产品的比较
通过上述研究，试验室合成出磺酸改性多异氰酸酯固化剂，对合成产品进行基本物性测试，并对产品与羟基丙烯酸分散体搭配制备的双组分聚氨酯金属涂料(具体的配方和工艺见1.3双组分聚氨酯涂料的制备)进行性能测试，同等条件下与市场上某跨国公司产品进行比较，具体数据见表4。
由表5的数据可以看出，试验室合成的产品与跨国公司产品比较，固化剂基本物性基本一致;通过与羟基丙烯酸分散体搭配制备双组分水性聚氨酯涂料，涂膜的性能相当。
说明试验室合成的磺酸改性的水性多异氰酸酯固化剂产品与跨国公司的产品相当，具有良好的分散性及使用性能。
目前，磺酸改性多异氰酸酯固化剂已实现工业化生产，转化为市场化产品。
3 结语
(1)试验室合成出的新型磺酸单体环己胺基丁磺酸可以与多异氰酸酯反应，但反应很难进行彻底。
(2)N,N-二甲基环己胺不仅仅是中和剂还是催化剂，当N,N-二甲基环己胺与磺酸单体物质的量比等于1.05，可以制备磺酸改性多异氰酸酯固化剂。
(3)氨基磺酸用量在2.5%～3.0%时，合成的固化剂与市场化同类型产品相当，分散性明显优于聚醚改性的多异氰酸酯固化剂。
(4)通过试验室产品与跨国公司同类型产品的物性和应用性能比较，表明试验室产品与跨国公司同类型产品性能相当。
