催化剂对TDI固化剂合成的影响

白卫兵 杨彩云 关鹏

摘  要：本文研究了TDI与三羟甲基丙烷合成固化剂过程中催化剂对反应的影响程度，合成实验中发现催化剂的用量应控制在一定的比例效果较好。

关键词：催化剂;固化剂;TDI

1前言

TDI与三羟甲基丙烷（TMP）的缩聚反应在常温下不能进行，需要施加一定的能量突破此反应的能垒，当温度达到60℃以上时，反应可以连续进行。但温度较低反应速率较慢，较高聚合物分子支链化加重影响产品性能，因此需要使用催化剂是反应可在较低温度下快速进行。

2催化剂对反应的影响

本次研究采用的是叔胺类催化剂，其机理为叔胺类催化剂含有孤对电子较容易得到羟基上质子，得到质子后与异氰酸酯NCO的碳氧双键形成过渡态，并形成碳正离子，碳正离子易受到失去质子含有孤对电子的烷氧基进攻，形成氨基甲酸酯。在叔胺类催化剂的作用下，降低了反应的活化能，因此TDI与三羟甲基丙烷的缩聚可在低温下快速进行。

主反应温度为70℃，不同加入量甲基二乙醇胺和三亚甲基二胺进行了研究。研究发现随着催化剂的增加，反应速率程递增趋势（见图2.1）。

从图2.1中看出当催化剂浓度较低时反应速度随催化剂的增加变化明显，当达到一定量以后反应速度将不随加入量的增加而增加。而且催化剂加入过多，会使交联反应增加，支链化加重，同时反应时间减少会使固化剂平均分子量降低。图中甲基二乙醇胺浓度0.9%、三亚甲基二胺浓度0.7%为暴聚现象产生的浓度，这也这就证明了催化剂高浓度将导致预聚物支链化增加，从而影响固化剂的性质。表2.1、2.2为不同浓度的两种催化剂对N40型固化剂性能的影响。

3结论

从表2.1和2.2中可以看出随着催化剂加入量的增加游離TDI的含量下降，这说明催化剂可提高反应的转化率，但对于缩聚反应来说转化率增加不等于聚合度达到要求。高催化剂用量时合成的固化剂硬度和粘度反而下降、容忍度明显增加说明此时固化剂分子聚合度较低;而柔韧度下降说明固化剂分子的支链化严重，因此所形成的漆膜较脆。从实际生产角度提高反应速率和降低反应温度可有效降低成本，但必须保证产品质量，因此催化剂的用量必须适中。