催化劑對TDI固化劑合成的影響

白衛兵 楊彩云 關鵬

摘 ?要：本文研究了TDI與三羥甲基丙烷合成固化劑過程中催化劑對反應的影響程度，合成實驗中發現催化劑的用量應控制在一定的比例效果較好。

關鍵詞：催化劑;固化劑;TDI

1前言

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

2催化劑對反應的影響

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

主反應溫度為70℃，不同加入量甲基二乙醇胺和三亞甲基二胺進行了研究。研究發現隨著催化劑的增加，反應速率程遞增趨勢（見圖2.1）。

從圖2.1中看出當催化劑濃度較低時反應速度隨催化劑的增加變化明顯，當達到一定量以后反應速度將不隨加入量的增加而增加。而且催化劑加入過多，會使交聯反應增加，支鏈化加重，同時反應時間減少會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%為暴聚現象產生的濃度，這也這就證明了催化劑高濃度將導致預聚物支鏈化增加，從而影響固化劑的性質。表2.1、2.2為不同濃度的兩種催化劑對N40型固化劑性能的影響。

3結論

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，這說明催化劑可提高反應的轉化率，但對于縮聚反應來說轉化率增加不等于聚合度達到要求。高催化劑用量時合成的固化劑硬度和粘度反而下降、容忍度明顯增加說明此時固化劑分子聚合度較低;而柔韌度下降說明固化劑分子的支鏈化嚴重，因此所形成的漆膜較脆。從實際生產角度提高反應速率和降低反應溫度可有效降低成本，但必須保證產品質量，因此催化劑的用量必須適中。