HDI缩二脲（Hexamethylene Diisocyanate Biuret）是由六亚甲基二异氰酸酯（HDI）通过缩二脲反应形成的多异氰酸酯化合物，具有交联密度高、耐候性优异等特点，广泛应用于高性能聚氨酯涂料、胶粘剂等领域。以下是其详细解析：

一、化学结构

1. 基本构成

   • HDI缩二脲由3个HDI分子与1个水分子反应生成，形成含缩二脲环（-NH-CO-NH-CO-NH-）的三官能团结构。

   • 分子式：通常表示为 ${\text{C}}_{18}{\text{H}}_{30}{\text{N}}_6{\text{O}}_6$（以三聚体为例）。

   • 结构通式：

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     OCN-(CH2)6-NH-CO-NH-(CH2)6-NH-CO-NH-(CH2)6-NCO

     含两个游离的异氰酸酯基团（-NCO），赋予其高反应活性。

2. 关键特征

   • 官能度：通常为3（平均每分子含3个-NCO基团），可通过合成工艺调整。

   • 分子量：约500-1000 Da，取决于聚合度。

   • 溶解性：易溶于酯类、酮类溶剂（如乙酸乙酯、丙酮），难溶于水。

二、合成方法

1. 反应机理
   HDI在微量水及催化剂（如磷酸）存在下发生缩二脲化反应：

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   3 HDI + H2O → HDI缩二脲 + CO2↑

   需严格控制水含量（过量水会导致过度聚合或凝胶）。

2. 工艺要点

   • 温度：60-100℃（避免副反应）。

   • 催化剂：磷酸、对甲苯磺酸等。

   • 后期需纯化（如薄膜蒸发）去除未反应的HDI单体（残留HDI需＜0.5%）。

三、主要应用

1. 高性能涂料

   • 汽车涂料：作为固化剂与羟基丙烯酸树脂搭配，提供高光泽、耐黄变（优于芳香族异氰酸酯）。

   • 工业涂料：用于飞机、风电叶片等户外设施，耐UV、耐水解。

   • 木器涂料：硬度高、耐磨。

2. 胶粘剂与密封剂

   • 用于复合薄膜（如食品包装）、鞋用胶粘剂，柔韧性好。

   • 与聚醚多元醇配合制备弹性密封胶。

3. 其他领域

   • 皮革涂饰剂、纺织品涂层（防水透气膜）。

   • 改性弹性体（如医用导管）。

四、优势与局限性

五、安全与储存

• 毒性：未固化时-NCO基团对皮肤、呼吸道有刺激性，需佩戴防护装备。

• 储存：密封避光，25℃以下干燥环境（可用分子筛防潮）。

• 固化反应：与含羟基化合物（如多元醇）反应生成聚氨酯，固化后无毒。