異氰酸酯端基封閉劑的研究進展

摘 要：異氰酸酯端基封閉劑是一類能夠與異氰酸酯的端基發(fā)生反應(yīng)，從而將其活性基團封閉的化合物。這類封閉劑的主要功能是在特定條件下使異氰酸酯暫時失去反應(yīng)活性，并在需要時通過特定條件（如加熱）重新釋放其活性基團，以實現(xiàn)預(yù)定的化學(xué)反應(yīng)或應(yīng)用目標(biāo)。本文對此類封閉劑進行綜述，從而探究異氰酸酯端基封閉對產(chǎn)品活性與穩(wěn)定性的影響。

關(guān)鍵詞：異氰酸酯；端基基團；封閉劑；研究進展

一、引言

異氰酸酯是一類關(guān)鍵的化學(xué)中間體，廣泛應(yīng)用于多個工業(yè)領(lǐng)域。其獨特的反應(yīng)性源于分子結(jié)構(gòu)中的異氰酸根（-N=C=O）。封閉型異氰酸酯是通過化學(xué)手段對異氰酸酯端基進行修飾以調(diào)控其反應(yīng)活性的一類有機化合物。具體而言，通過引入適當(dāng)?shù)姆忾]劑與異氰酸酯發(fā)生反應(yīng)，可以有效降低其反應(yīng)活性，避免其與水或其他親核試劑過早反應(yīng)，從而確保產(chǎn)品的耐黃變性和穩(wěn)定性。常見的封閉劑包括醇類、酚類、肟類以及己內(nèi)酰胺等。

二、醇類及酚類封閉劑

醇類封閉劑具有較高的解封溫度和較低的反應(yīng)活性，因此有著相對很高的穩(wěn)定性能，能在含水環(huán)境中長時間保存。與醇和異氰酸酯反應(yīng)機理類似，酚類化合化合物也是由NCO基團與活性氫反應(yīng)，生成氨基甲酸酯或氨基甲酸苯酯，其反應(yīng)機理如反應(yīng)方程式（1）所示：

目前，常用的醇類及酚類主要為苯酚、叔丁醇、2-乙基己醇。但是，該種封閉劑在封閉過程通常需要添加催化劑，且解封閉時需要較高的溫度。

三、胺類封閉劑

胺類封閉劑中，伯胺與異氰酸酯反應(yīng)極度快速，難以控制。因此，常用的胺類封閉劑主要以酰胺、酰亞胺類（乙酰苯胺、N-甲基乙酰胺、己內(nèi)酰胺、環(huán)丁基酰亞胺等）以及仲胺類封閉劑為主，其反應(yīng)機理如方程式（2）所示：

其中，酰胺、酰亞胺類封閉劑由于能夠形成六元環(huán)中間體，反應(yīng)速度快且解封溫度較低，因此在實際應(yīng)用中得到了廣泛青睞。

四、肟類封閉劑

肟類異氰酸酯封閉劑是一類具有重要應(yīng)用價值的化合物，其優(yōu)點顯著。作為常用的封閉劑之一，它不僅解封溫度較低，而且解封反應(yīng)速率較高。此外，該封閉劑及其封閉型異氰酸酯在水中分散性良好，并且與體系中樹脂的相容性優(yōu)異。更重要的是，這種封閉劑環(huán)保無毒，封閉后的穩(wěn)定性極佳。肟類化合物廣泛應(yīng)用于交聯(lián)劑、涂料及油漆等領(lǐng)域，是精細(xì)化工領(lǐng)域的重要產(chǎn)品。

五、咪唑類封閉劑

咪唑類異氰酸酯封閉劑是一類以咪唑為主要成分對異氰酸酯進行化學(xué)封閉的化合物。其優(yōu)點在于：1）解封閉反應(yīng)速率較高；2）解封閉溫度較低；3）封閉劑及封閉型異氰酸酯的水分散性好；4）與體系中樹脂的相容性好；5）封閉劑環(huán)保，無毒，封閉后的穩(wěn)定性好。其反應(yīng)機理如方程式（3）所示：

六、結(jié)論

異氰酸酯封閉劑面臨的主要問題為：首先封閉效果不穩(wěn)定，導(dǎo)致異氰酸酯在常溫下仍具有活性。其次，接封閉困難，解封過程復(fù)雜且不完全，導(dǎo)致異氰酸酯活性下降。因此，開發(fā)綠色異氰酸酯封閉劑極為關(guān)鍵。