CN101948565A

CN101948565A - 一种耐黄变聚氨酯加成物的分离方法

Info

Publication number: CN101948565A
Application number: CN 201010256405
Authority: CN
Inventors: 殷代武; 曹树潮; 黄洪; 王代民
Original assignee: GUANGDONG CARPOLY CHEMICAL GROUP CO Ltd
Current assignee: GUANGDONG CARPOLY CHEMICAL GROUP CO Ltd
Priority date: 2010-08-18
Filing date: 2010-08-18
Publication date: 2011-01-19
Anticipated expiration: 2030-08-18
Also published as: CN101948565B

Abstract

本发明公开了一种耐黄变聚氨酯加成物的分离方法，包括将聚氨酯加成物粗品输送至列管式蒸发器，在分离温度为180～240℃、压力为100～2000Pa的条件下进行初步纯化，将聚氨酯加成物粗品中的过量异氰酸酯单体蒸出；将初步纯化后的加成物输送至薄膜蒸发器，在分离温度为120～180℃、压力为0.1～100Pa的条件下进行再次分离，同时从底部向薄膜蒸发器中通入夹带气，将过量异氰酸酯单体排出，得到纯化的聚氨酯加成物。本发明方法分离效果好，分离流程简单，处理量大，各种参数易于控制，得到的聚氨酯加成物，经稀释后，其固含量可达70%以上。产品中游离的未反应异氰酸酯低，可低至0.5%以下，产品粘度低，存放稳定性好。

Description

一种耐黄变聚氨酯加成物的分离方法

技术领域

本发明涉及一种耐黄变聚氨酯加成物的分离方法。

背景技术

聚氨酯涂料是性能卓越、应用最广泛的的溶剂型涂料之一。双组分聚氨酯涂料又是聚氨酯涂料中使用最多的一类，它由两个组分构成，一个组分是以醇酸树脂、聚酯树脂、环氧树脂、丙烯酸树脂等含羟基基团的物质，另一组分是含NCO基团的物质，称为加成物。

环保型聚氨酯加成物有两个重要的指标来评判：第一，要求低毒，即要求加成物中异氰酸酯（TDI和HDI）的含量要低。在西欧，聚氨酯加成物中异氰酸酯含量要低于0.5%，这是首要的评价指标。第二，要求加成物溶剂含量低，即要求固含量高，一般要求固含量达到70%，这样有利于降低VOC。

另外，聚氨酯涂料的泛黄性是制约聚氨酯涂料发展的一个重要因素，TDI制备的聚氨酯固化剂，其涂层在紫外光的作用下，离分子中的聚氨酯键容易被破坏分解，生产胺，芳胺在氧化下苯核结构重排，生成醌式结构等发色基团，致使涂层泛黄。MDI为原料的涂层氧化后生产的双醌酰亚胺，泛黄性比TDI为原料的涂层氧化后生成单醌式泛黄更严重。解决方法，使用脂肪族或脂环族的二异氰酸酯（如HDI）单体制备的固化剂。HDI作原料的聚氨酯涂料有很好的耐侯性，光稳定性。但HDI的反应活性低，挥发性大，毒性比甲苯二异氰酸酯更大。

制备理想的HDI加成物的反应方程式为

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六亚甲基二异氰酸酯中的一个NCO基团反应，另外一个NCO基团保留作为使用中同树脂中的羟基反应。因六亚甲基二异氰酸酯中的两个NCO基团不具有选择性，生产过程中，如果按NCO：OH为2：1时，产品粘度大、NCO值低、而且游离六亚甲基二异氰酸酯含量高，所以合成中必须将六亚甲基二异氰酸酯过量，来提高产品NCO值。这样又导致合成加成物中含有大量的游离六亚甲基二异氰酸酯单体，六亚甲基二异氰酸酯毒性大，需要采用后处理方法。主要的方法有以下：

1、化学分析法

这种方法的优势在于生产过程不需额外的设备投资，适用于中小规模生产者;但实际困难也很大，这是因为待处理的粗产品中，预聚体分子上的异氰酸根在数量上大大超过游离 HDI分子上的异氰酸根。因此，小分子反应物不仅与游离 HDI的异氰酸根起反应也必然会与预聚体分子上的异氰酸根反应，不可能有绝对的选择性，在消耗游离 HDI时，也难免促进预聚体的进一步聚合，这就很难掌握反应深度，工艺安全性与产品稳定性难于保证。因此，该方法的发展前景不被看好。

2、溶剂萃取法

这种方法利用异氰酸酯在萃取剂和溶剂中相容性差别，将聚氨酯加成物中游离的异氰酸酯单体分离出来。选择合适的萃取剂比较困难，而且萃取后的HDI从萃取剂中解析出来也相当麻烦。该工艺复杂，设备投资大，实用价值不高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新型的耐黄变聚氨酯加成物的分离方法。

本发明所采取的技术方案是：

一种耐黄变聚氨酯加成物的分离方法，包括以下步骤：

1) 将聚氨酯加成物粗品输送至列管式蒸发器，在分离温度为180～240℃、压力为100～2000Pa的条件下进行初步纯化，将聚氨酯加成物粗品中的过量异氰酸酯单体蒸出；

2) 将初步蒸发后的加成物输送至薄膜蒸发器，在分离温度为120～180℃、压力为0.1～100Pa的条件下进行再次分离，同时从底部向薄膜蒸发器中通入夹带气，将过量异氰酸酯单体排出，得到再蒸发的聚氨酯加成物。

分离出来的异氰酸酯单体通过冷凝回收。

夹带气包括氮气、二氧化碳、惰性气体。

纯化的聚氨酯加成物成品使用溶剂稀释。溶剂优选为石脑油和丙二醇甲醚醋酸酯的混合物。石脑油和丙二醇甲醚醋酸酯的混合比优选为1：1。

本发明方法分离效果好，分离流程简单，各种参数易于控制，得到的聚氨酯加成物，经稀释后，其固含量可达70%以上。产品中游离的未反应异氰酸酯低，可低至0.5%以下，产品粘度低，存放稳定性好。

本发明方法处理量大，通过一级蒸发器粗蒸，将大量异氰酸酯单体蒸出后，二级精蒸，将剩余少量的异氰酸酯单体蒸出。相对于一个蒸发器蒸馏，其处理量可以提高10倍以上。

通过在薄膜蒸发器中增加夹带气体，可以减小薄膜蒸发器中蒸发条件，并且可以大大提高分离效果，同时也大大降低分离的能耗。同时经夹带气夹带出来的异氰酸酯，易与夹带气分离，且不会在异氰酸酯中引入杂质，得到的异氰酸酯可直接应用于聚氨酯加成物的制备。

本分离方法可以将99%以上分离出来的异氰酸酯回收，回收得到的异氰酸酯单体纯度高，可以再次用于聚氨酯加成物的合成。

附图说明

图1是本发明的工艺流程图。

具体实施方式

一种耐黄变聚氨酯加成物的分离方法，包括以下步骤：

2) 将初步纯化后的加成物输送至薄膜蒸发器，在分离温度为120～180℃、压力为0.1～100Pa的条件下进行再次分离，同时从底部向薄膜蒸发器中通入夹带气，将过量异氰酸酯单体排出，得到纯化的聚氨酯加成物。

分离出来的异氰酸酯单体通过冷凝回收。

夹带气包括氮气、二氧化碳、惰性气体。

纯化的聚氨酯加成物成品使用溶剂稀释。溶剂优选为石脑油和丙二醇甲醚醋酸酯的混合物。石脑油和丙二醇甲醚醋酸酯的混合比优选为1：1。当然，也可以使用其他为本领域技术人员所熟知的稀释剂稀释。

本发明的工艺流程如图1所示：

1) 按常规方法，在反应釜中使多元醇与六亚甲基二异氰酸酯（HDI）反应得到聚氨酯加成物粗品；

2) 将聚氨酯加成物粗品排入高位槽暂存；

3) 将高位槽中的聚氨酯加成物粗品顶部进入列管式蒸发器，进行初步纯化；

4) 将初步纯化后的聚氨酯加成物输送至薄膜蒸发器，进行再次分离，同时回收未反应的异氰酸酯单体；

5) 纯化的聚氨酯加成物输送至稀释罐中稀释。

为取得更好的分离效果，可将高位槽中暂存聚氨酯加成物粗品预热，一般预热至不超过90℃。

下面结合实施例，进一步说明本发明。

实施例1

1) 将聚氨酯加成物粗品预热到80℃后，输送至列管式蒸发器，设定列管式蒸发器的温度为210℃，压力2000pa，初步纯化；

2) 将初步纯化的聚氨酯加成物输送至薄膜蒸发器中，设定蒸发器的温度为160℃，压力为20pa，同时，从薄膜蒸发器底部通入氮气，气流量0.5L/s；

3) 将纯化后的聚氨酯加成物输送至稀释罐稀释为固含量为72%的成品。

经检验，成品中游离的六亚甲基二异氰酸酯为0.47%，未反应的NCO基团为10.4%。

实施例2

1) 将聚氨酯加成物粗品预热到70℃后，输送至列管式蒸发器，设定列管式蒸发器的温度为200℃，压力1000pa，初步纯化；

2) 将初步纯化的聚氨酯加成物输送至薄膜蒸发器中，设定蒸发器的温度为160℃，压力为50pa，同时，从薄膜蒸发器底部通入氮气，气流量1.0 L/s；

3) 将纯化后的聚氨酯加成物输送至稀释罐稀释为固含量为71.4%的成品。

经检验，成品中游离的六亚甲基二异氰酸酯为0.38%，未反应的NCO基团为10.2%。

实施例3

1) 将聚氨酯加成物粗品预热到90℃后，输送至列管式蒸发器，设定列管式蒸发器的温度为190℃，压力500pa，初步纯化；

2) 将初步纯化的聚氨酯加成物输送至薄膜蒸发器中，设定蒸发器的温度为175℃，压力为100pa，同时，从薄膜蒸发器底部通入氮气，气流量2.0 L/s；

3) 将纯化后的聚氨酯加成物输送至稀释罐稀释为固含量为71.8%的成品。

经检验，成品中游离的六亚甲基二异氰酸酯为0.21%，未反应的NCO基团为10.3%。

实施例4

1) 将聚氨酯加成物粗品预热到90℃后，输送至列管式蒸发器，设定列管式蒸发器的温度为240℃，压力2000pa，初步纯化；

2) 将初步纯化的聚氨酯加成物输送至薄膜蒸发器中，设定蒸发器的温度为180℃，压力为60pa，同时，从薄膜蒸发器底部通入氮气，气流量1.0 L/s；

3) 将纯化后的聚氨酯加成物输送至稀释罐稀释为固含量为71.5%的成品。

经检验，成品中游离的六亚甲基二异氰酸酯为0.28%，未反应的NCO基团为10.0%。

实施例5

1) 将聚氨酯加成物粗品预热到90℃后，输送至列管式蒸发器，设定列管式蒸发器的温度为180℃，压力100pa，初步纯化；

2) 将初步纯化的聚氨酯加成物输送至薄膜蒸发器中，设定蒸发器的温度为120℃，压力为10pa，同时，从薄膜蒸发器底部通入氮气，气流量0.2 L/s；

3) 将纯化后的聚氨酯加成物输送至稀释罐稀释为固含量为72.0%的成品。

经检验，成品中游离的六亚甲基二异氰酸酯为0.21%，未反应的NCO基团为9.8%。

虽然以上实施例中，使用的夹带气为氮气，但是作用本领域技术人员的基本常识，可知，只要夹带气不与反应物反应，就可以起到很好的夹带作用，二氧化碳、惰性气体都可以用作夹带气。出于成本和安全性考虑，优选使用氮气。

Claims

1.一种耐黄变聚氨酯加成物的分离方法，包括以下步骤：

2) 将初步蒸发后的加成物输送至薄膜蒸发器，在分离温度为120～180℃、压力为0.1～100Pa的条件下进行再次分离，同时从底部向薄膜蒸发器中通入夹带气，将过量异氰酸酯单体带出，得到再次蒸发的聚氨酯加成物。

2.根据权利要求1所述的一种耐黄变聚氨酯加成物的分离方法，其特征在于：分离出来的异氰酸酯单体通过冷凝回收。

3.根据权利要求1所述的一种耐黄变聚氨酯加成物的分离方法，其特征在于：夹带气包括氮气、二氧化碳、惰性气体。

4.根据权利要求1所述的一种耐黄变聚氨酯加成物的分离方法，其特征在于：纯化的聚氨酯加成物成品使用溶剂稀释。

5.根据权利要求4所述的一种耐黄变聚氨酯加成物的分离方法，其特征在于：溶剂为石脑油和丙二醇甲醚醋酸酯的混合物。

6.根据权利要求4所述的一种耐黄变聚氨酯加成物的分离方法，其特征在于：石脑油和丙二醇甲醚醋酸酯的混合比为1：1。