慢回彈泡沫用聚醚多元醇的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于聚醚多元醇合成技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種慢回彈泡沫用聚醚多元醇的 制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 慢回彈泡沫是一種具有開放式單元結(jié)構(gòu)的聚氨酯高分子聚合物，該材料具有特殊 的黏彈特性，體現(xiàn)很柔軟的材料特性，并有很強(qiáng)的沖擊能吸收能力。隨著近年來(lái)被越來(lái)越多 的人接受，對(duì)于消費(fèi)者來(lái)說(shuō)越來(lái)越重視其舒適性，而對(duì)于生產(chǎn)商來(lái)說(shuō)可以提高生產(chǎn)效率。
[0003] 慢回彈泡沫是以異氰酸酯、聚醚多元醇為主要原料，配合各種助劑制成的反應(yīng)性 聚氨酯軟質(zhì)材料，因此聚醚多元醇的結(jié)構(gòu)和質(zhì)量直接決定慢回彈泡沫的應(yīng)用領(lǐng)域和力學(xué)性 能指標(biāo)。傳統(tǒng)聚醚多元醇多為堿金屬催化條件下以甘油為起始劑合成的，且聚合反應(yīng)一般 為環(huán)氧丙烷聚合或者引入少量環(huán)氧乙烷共聚。這樣的聚醚多元醇在生產(chǎn)過(guò)程中發(fā)泡速度 慢，生產(chǎn)效率低，制得的慢回彈泡沫舒適性差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是提供一種慢回彈泡沫用聚醚多元醇的制備方法，制備的聚醚多元 醇低不飽和度、較窄的分子量分布，同時(shí)還能賦予聚氨酯產(chǎn)品更優(yōu)的使用性能。
[0005] 本發(fā)明所述的慢回彈泡沫用聚醚多元醇的制備方法是僅以甘油為起始劑，與環(huán)氧 化物反應(yīng)，再用環(huán)氧乙烷封端，通過(guò)兩段工藝制備聚醚多元醇。
[0006] 本發(fā)明所述的慢回彈泡沫用聚醚多元醇的制備方法，步驟如下：
[0007] (1)前段聚合反應(yīng)：在反應(yīng)釜中加入甘油和堿金屬催化劑，攪拌均勻后，在 0-0. 4MPa壓力，100-120°C的條件下，真空脫去甘油和堿金屬催化劑反應(yīng)生成的水，然后加 入環(huán)氧化物，讓甘油與環(huán)氧化物進(jìn)行聚合反應(yīng)，然后脫去未反應(yīng)的環(huán)氧化物單體，得到中間 體聚醚多元醇；
[0008] (2)后段聚合反應(yīng)：向步驟⑴得到的中間體聚醚多元醇中加入環(huán)氧乙燒，進(jìn)行封 端，在0. 10-0. 4MPa壓力，110-130°C溫度下，發(fā)生聚合反應(yīng)，然后對(duì)聚合完畢的產(chǎn)物用磷酸 水溶液在80-90°C進(jìn)行中和反應(yīng)，之后加入吸附劑脫出鉀離子，并在真空下脫水，對(duì)其進(jìn)行 過(guò)濾，得到所需聚醚多元醇。
[0009] 步驟（1)中所述的堿金屬催化劑為氫氧化鉀，堿金屬催化劑的質(zhì)量為甘油、環(huán)氧 化物和環(huán)氧乙烷總質(zhì)量的〇. 2-0. 4%。
[0010] 步驟（1)中所述的甘油和環(huán)氧化物的質(zhì)量比為92:3508-4858。
[0011] 步驟（1)中所述的環(huán)氧化物為環(huán)氧乙烷和環(huán)氧丙烷的混合物，環(huán)氧乙烷的質(zhì)量為 環(huán)氧化物質(zhì)量的70-90%。
[0012] 步驟（1)中所述的前段聚合反應(yīng)中，通過(guò)控制環(huán)氧化物用量，所得聚醚多元醇分 子量控制在3600-4950。
[0013] 步驟（2)中所述的環(huán)氧乙烷的質(zhì)量為甘油、環(huán)氧化物和環(huán)氧乙烷總質(zhì)量的 10-20 % ο
[0014] 步驟（2)中所述的磷酸水溶液是濃度為85%的磷酸和蒸餾水的混合物，85%的磷 酸用量是堿金屬催化劑重量的1. 5-2. 0倍，蒸餾水的用量為甘油、環(huán)氧化物和環(huán)氧乙烷三 者總質(zhì)量的20-50%。
[0015] 步驟（2)中所述的吸附劑為硅酸鎂、硅酸鋁或硅酸鋁鎂中的一種或多種，吸附劑 用量為甘油、環(huán)氧化物和環(huán)氧乙烷總質(zhì)量的〇. 1-0. 3%。
[0016] 步驟（2)中所述的后段聚合反應(yīng)中，通過(guò)控制環(huán)氧乙烷用量，所得聚醚多元醇分 子量控制在4500-5500。
[0017] 步驟（2)中所述的中和反應(yīng)通過(guò)控制磷酸水溶液的量，所得聚醚多元醇PH控制在 5. 5-6. 9 ;真空下脫水使得聚醚多元醇水分控制在彡0. 05%。
[0018] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下有益效果：
[0019] (1)本發(fā)明在前段聚合反應(yīng)中，環(huán)氧乙烷占環(huán)氧化物總質(zhì)量的70-90%，這個(gè)結(jié)構(gòu) 可提高慢回彈泡沫制品的表面干爽性和舒適性。
[0020] (2)在后段聚合反應(yīng)中，加入環(huán)氧乙烷封端，可以提高聚醚的活性，提高在發(fā)泡過(guò) 程中的反應(yīng)速度，提高生產(chǎn)效率。
【具體實(shí)施方式】
[0021] 以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步描述。
[0022] 實(shí)施例1
[0023] 室溫下于2. 5L高壓反應(yīng)爸中加入46g甘油、6. 7g氫氧化鉀，抽真空至-0. 09MPa并 氮?dú)庵脫Q3次，開動(dòng)攪拌并升高溫度至115°C，在真空度為-0. 09MPa下，脫水反應(yīng)2小時(shí)， 然后連續(xù)滴加1874g環(huán)氧化物，這環(huán)氧化物中，環(huán)氧乙燒占1405. 5g、環(huán)氧丙烷占468. 5g。 反應(yīng)釜內(nèi)在< 〇.4MPa，反應(yīng)溫度為115°C下，加料完畢后繼續(xù)熟化反應(yīng)1小時(shí)。在真空度 為-0. 09MPa下，脫去未反應(yīng)的環(huán)氧化物單體，得到中間體聚醚多元醇。
[0024] 再將反應(yīng)溫度升至125°C，用氮?dú)鈱⒎磻?yīng)釜內(nèi)壓力升至0.1 MPa，向中間體聚醚多 元醇中連續(xù)滴加660g環(huán)氧乙烷，進(jìn)行封端，反應(yīng)壓力0. 4MPa，溫度為125°C，加料完畢后繼 續(xù)熟化反應(yīng)2小時(shí)，然后降溫至90°C，抽真空至-0. 09MPa脫除未反應(yīng)殘留單體。然后加入 12. 7g磷酸和67. 5g蒸餾水組成的磷酸水溶液，在90°C下，攪拌反應(yīng)1小時(shí)，然后加入2. 3g 硅酸鋁鎂，攪拌40分鐘，在彡-0. 09MPa下，真空脫水3h，過(guò)濾后得到聚醚多元醇a。具體測(cè) 試數(shù)據(jù)見表1。
[0025] 實(shí)施例2
[0026] 室溫下于2. 5L高壓反應(yīng)爸中加入36. 8g甘油、6g氫氧化鉀，抽真空至-〇. 09MPa 并氮?dú)庵脫Q4次，開動(dòng)攪拌并升高溫度至115°C，在真空度為-0. 09MPa下，脫水反應(yīng)2小 時(shí)，然后連續(xù)滴加1664g環(huán)氧化物，這環(huán)氧化物中，環(huán)氧乙烷占1248g、環(huán)氧丙烷占416g。反 應(yīng)釜內(nèi)< 〇.4MPa壓力下，反應(yīng)溫度為115°C，加料完畢后繼續(xù)熟化反應(yīng)1小時(shí)。在真空度 為-0. 09MPa下，脫去未反應(yīng)的環(huán)氧化物單體，得到中間體聚醚多元醇。
[0027] 再將反應(yīng)溫度升至120°C，用氮?dú)鈱⒎磻?yīng)釜內(nèi)壓力升至0. 13MPa，向中間體聚醚多 元醇中連續(xù)滴加300g環(huán)氧乙烷，進(jìn)行封端，反應(yīng)壓力0. 4MPa，溫度為120°C，加料完畢后繼 續(xù)熟化反應(yīng)2小時(shí)，然后降溫至85°C，抽真空至-0. 09MPa脫除未反應(yīng)殘留單體。然后加入 11. 4g磷酸和60g蒸餾水組成的磷酸水溶液，在90°C下，攪拌反應(yīng)1小時(shí)，然后加入2. 2g硅 酸鋁鎂，攪拌40分鐘，在< -0. 09MPa下，真空脫水3h，過(guò)濾后得到聚醚多元醇b。具體測(cè)試 數(shù)據(jù)見表1。
[0028] 實(shí)施例3
[0029] 室溫下于2. 5L高壓反應(yīng)爸中加入27. 6g甘油、4. 95g氫氧化鉀，抽真空 至-0. 09MPa并氮?dú)庵脫Q4次，開動(dòng)攪拌并升高溫度至115°C，在真空度為-0. 09MPa下，脫 水反應(yīng)2小時(shí)，然后連續(xù)滴加1404g環(huán)氧化物，這環(huán)氧化物中，環(huán)氧乙烷占1053g、環(huán)氧丙烷 占351g。反應(yīng)釜內(nèi)< 0. 4MPa壓力下，反應(yīng)溫度為115°C，加料完畢后繼續(xù)熟化反應(yīng)1小時(shí)。 在真空度為-0. 〇9MPa下，脫去未反應(yīng)的環(huán)氧化物單體，得到中間體聚醚多元醇。
[0030] 再將反應(yīng)溫度升至125°c，用氮?dú)鈱⒎磻?yīng)釜內(nèi)壓力升至0. 13MPa，向中間體聚醚多 元醇中連續(xù)滴加215g環(huán)氧乙烷，進(jìn)行封端，反應(yīng)壓力0. 4MPa，溫度為125°C，加料完畢后繼 續(xù)熟化反應(yīng)2小時(shí)，然后降溫至85°C，抽真空至-0. 09MPa脫除未反應(yīng)殘留單體。然后加入 9. 5g磷酸和50g蒸餾水組成的磷酸水溶液，在90°C下，攪拌反應(yīng)1小時(shí)，然后加入I. 8g硅 酸鋁鎂，攪拌40分鐘，在< -0. 09MPa下，真空脫水3h，過(guò)濾后得到聚醚多元醇c。具體測(cè)試 數(shù)據(jù)見表1。
[0031] 表1實(shí)施例1-3制備聚醚多元醇測(cè)試指標(biāo)
[0032]
[0034] 表2本發(fā)明制備的聚醚多元醇與市售聚醚制備慢回彈泡沫的操作寬容度性能對(duì) 比
[0035]
[0036] 由表2數(shù)據(jù)得出，與市場(chǎng)常規(guī)的軟泡聚醚1621相比，本發(fā)明可以減少硅油的用量， 依然保持較好的泡沫尺寸穩(wěn)定性，同時(shí)催化劑加入量的寬容度也大幅提高。
[0037] 表3本發(fā)明制備的聚醚多元醇與市售聚醚制備慢回彈泡沫的力學(xué)性能對(duì)比
[0038]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種慢回彈泡沫用聚醚多元醇的制備方法，其特征在于僅以甘油為起始劑，與環(huán)氧 化物反應(yīng)，再用環(huán)氧乙烷封端，通過(guò)兩段工藝制備聚醚多元醇。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的慢回彈泡沫用聚醚多元醇的制備方法，其特征在于步驟如 下： (1) 前段聚合反應(yīng)：在反應(yīng)釜中加入甘油和堿金屬催化劑，攪拌均勻后，在〇-〇. 4MPa壓 力，100-120°C的條件下，真空脫去甘油和堿金屬催化劑反應(yīng)生成的水，然后加入環(huán)氧化物， 讓甘油與環(huán)氧化物進(jìn)行聚合反應(yīng)，然后脫去未反應(yīng)的環(huán)氧化物單體，得到中間體聚醚多元 醇； (2) 后段聚合反應(yīng)：向步驟（1)得到的中間體聚醚多元醇中加入環(huán)氧乙烷，進(jìn)行封端， 在0. 10-0. 4MPa壓力，110-130°C溫度下，發(fā)生聚合反應(yīng)，然后對(duì)聚合完畢的產(chǎn)物用磷酸水 溶液在80-90°C進(jìn)行中和反應(yīng)，之后加入吸附劑脫出鉀離子，并在真空下脫水，對(duì)其進(jìn)行過(guò) 濾，得到所需聚醚多元醇。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的慢回彈泡沫用聚醚多元醇的制備方法，其特征在于步驟（1) 中所述的堿金屬催化劑為氫氧化鉀，堿金屬催化劑的質(zhì)量為甘油、環(huán)氧化物和環(huán)氧乙烷總 質(zhì)量的0.2-0. 4%。4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的慢回彈泡沫用聚醚多元醇的制備方法，其特征在于步驟（1) 中所述的甘油和環(huán)氧化物的質(zhì)量比為92:3508-4858。5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的慢回彈泡沫用聚醚多元醇的制備方法，其特征在于步驟（1) 中所述的環(huán)氧化物為環(huán)氧乙烷和環(huán)氧丙烷的混合物，環(huán)氧乙烷的質(zhì)量為環(huán)氧化物質(zhì)量的 70-90 %〇6. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的慢回彈泡沫用聚醚多元醇的制備方法，其特征在于步驟 (1) 中所述的前段聚合反應(yīng)中，通過(guò)控制環(huán)氧化物用量，所得聚醚多元醇分子量控制在 3600-4950〇7. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的慢回彈泡沫用聚醚多元醇的制備方法，其特征在于步驟（2) 中所述的環(huán)氧乙烷的質(zhì)量為甘油、環(huán)氧化物和環(huán)氧乙烷總質(zhì)量的10-20%。8. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的慢回彈泡沫用聚醚多元醇的制備方法，其特征在于步驟（2) 中所述的吸附劑為硅酸鎂、硅酸鋁或硅酸鋁鎂中的一種或多種，吸附劑用量為甘油、環(huán)氧化 物和環(huán)氧乙烷總質(zhì)量的0. 1-0. 3%。9. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的慢回彈泡沫用聚醚多元醇的制備方法，其特征在于步驟 (2) 中所述的后段聚合反應(yīng)中，通過(guò)控制環(huán)氧乙烷用量，所得聚醚多元醇分子量控制在 4500-5500〇10. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的慢回彈泡沫用聚醚多元醇的制備方法，其特征在于步驟（2) 中所述的中和反應(yīng)通過(guò)控制磷酸水溶液的量，所得聚醚多元醇PH控制在5. 5-6. 9 ;真空下 脫水使得聚醚多元醇水分控制在< 〇. 05%。
【專利摘要】本發(fā)明屬于聚醚多元醇合成技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種慢回彈泡沫用聚醚多元醇的制備方法。僅以甘油為起始劑，與環(huán)氧化物反應(yīng)，再用環(huán)氧乙烷封端，通過(guò)兩段工藝制備聚醚多元醇。本發(fā)明在前段聚合反應(yīng)中，環(huán)氧乙烷占環(huán)氧化物總質(zhì)量的70-90％，這個(gè)結(jié)構(gòu)可提高慢回彈泡沫制品的表面干爽性和舒適性。在后段聚合反應(yīng)中，加入環(huán)氧乙烷封端，可以提高聚醚的活性，提高在發(fā)泡過(guò)程中的反應(yīng)速度，提高生產(chǎn)效率。
【IPC分類】C08G18/48, C08G101/00, C08G65/28
【公開號(hào)】CN104961888
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510319891
【發(fā)明人】劉軍, 王玉, 凌貞貞, 孫兆任, 周玉波
【申請(qǐng)人】山東一諾威新材料有限公司
【公開日】2015年10月7日
【申請(qǐng)日】2015年6月11日