CN102504241A - 一种双烯丙基聚醚的合成方法 - Google Patents

一种双烯丙基聚醚的合成方法 Download PDF

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金一丰
郭晓锋
王胜利
马定连
谢专
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Abstract

本发明公开了一种双烯丙基聚醚的合成方法,以烯丙醇作起始剂与环氧乙烷、环氧丙烷的聚合产物,按以下工艺步骤进行:1)在上述聚醚中加入醇盐化试剂进行醇盐化反应,脱除反应中生成的甲醇;2)然后向反应釜中通入烯丙基氯继续反应,聚醚与烯丙基氯的投料摩尔比为1:1.0~2.0,副产物为氯化钠或氯化钾;3)产物精制:首先蒸馏回收未反应的烯丙基氯,然后粗产品经过滤后得到精制产品。本发明解决了含仲羟基聚醚,特别是高分子量聚醚反应活性差,封端率低的问题。对醇盐化试剂的选择,既解决了常规烯丙基化过程中产生剧毒品烯丙醇副产物的问题,又使产品具有较高的封端率。

Description

一种双烯丙基聚醚的合成方法
技术领域
本发明涉及一种双烯丙基聚醚的合成方法。属烷基封端聚醚的制备技术领域。
背景技术
双烯丙基聚醚分子链中部为聚氧乙烯聚氧丙烯醚,分子链两端为烯丙基,具有如下通式:
Figure 679884DEST_PATH_IMAGE001
  m+n≤200
由于分子两端都具有较高反应活性的烯丙基,所以是聚合反应的理想交联剂。当m=0时为双烯丙基聚氧丙烯醚,分子具有较好的柔性,特别适合用于改性不同特性的网状水性有机硅,可用于建筑密封胶,综合性能优异。利用烷氧基硅烷对湿气敏感、交联固化的特性制备胶粘剂和密封胶有硅改性聚醚和硅改性聚氨酯两条技术路线。其中硅改性聚氨酯存在原料价格较高、体系粘度大的缺点。而硅改性聚醚体系不失为一条较理想工艺路线,该路线中双烯丙基聚醚是其重要的中间体。
当n=0时为双烯丙基聚氧乙烯醚,可用来制备聚羧酸系减水剂。由于双烯丙基聚氧乙烯醚分子中两端都含有烯丙基,在聚合过程中就与双份马来酸酐、烯丙基磺酸钠或者甲基烯丙基磺酸钠发生聚合反应,使体系中活性羧基、磺酸基等含量大大提高,同时体系的物理空间阻碍作用也相继增大,因而显著提高了减水效果和保坍性能,具有低掺入量、高减水率、不缓凝、低坍落度损失等性能。
当m、n分别取一定的数值时可以合成出不同分子量、不同比例的双烯丙基聚氧乙烯聚氧丙烯醚,使其应用范围更加广泛,因此双烯丙基聚醚产品具有广阔的市场前景和价值。
目前国内烯丙基封端产品存在以下几个问题:
1. 产品结构主要为低分子量的多元醇双烯丙基醚,分子中不含有聚氧乙烯聚氧丙烯醚,例如三羟甲基丙烷烯丙基醚、三羟甲基丙烷二烯丙基醚、季戊四醇三烯丙基醚等,合成方法一般为多元醇在氢氧化钠、氢氧化钾等的存在下与烯丙基氯反应制备。该方法不适用于高分子量聚醚的烯丙基封端。
2. 现有双烯丙基聚氧乙烯醚的制备通常选用聚乙二醇为原料,在氢氧化钠、氢氧化钾等的存在下与烯丙基氯一步反应制备,反应中需要用到相转移催化剂、溶剂等。由于反应一步进行,聚乙二醇与氢氧化钠、氢氧化钾反应产生的副产物水无法去除而增加副反应,降低封端率,往往需要增加封端剂来提高封端率。况且该方法只适用于聚乙二醇烯丙基封端,因为聚乙二醇分子末端为伯羟基,反应活性较高。而对于聚氧丙烯醚,其末端为反应活性较差的仲羟基,现有的方法不适用。
3. 现有的双烯丙基聚氧乙烯醚的制备需要用到大量的封端剂烯丙基氯,产生大量的盐,同时会产生剧毒副产物烯丙醇。而封端聚醚的发展趋势应该是高质量、低成本、环境效益好,因此目前的合成方法不适应现代化工的要求。
发明内容
本发明的目的是提供一种双烯丙基聚醚的合成方法。选用烯丙基聚醚进行烯丙基封端方法合成双烯丙基聚醚。解决了含仲羟基聚醚,特别是高分子量聚醚反应活性差,封端率低的问题。对醇盐化试剂的选择,既解决了常规烯丙基化过程中产生剧毒品烯丙醇副产物的问题,又使产品具有较高的封端率。
为了达到上述目的,本发明的技术方案是:
一种双烯丙基聚醚的合成方法,以烯丙醇作起始剂与环氧乙烷、环氧丙烷的聚合产物,为具有以下通式(I)的聚醚:
Figure 983827DEST_PATH_IMAGE002
    (I)
其中:m+n≤200 
制备所得的双烯丙基聚醚具有以下通式(
Figure 2011103406441100002DEST_PATH_IMAGE003
):
    (
Figure 964738DEST_PATH_IMAGE003
其中:m+n≤200;
按以下工艺步骤进行:
1)在上述式(I)的聚醚中加入醇盐化试剂进行醇盐化反应,脱除反应中生成的甲醇;
2)然后向反应釜中通入烯丙基氯继续反应,原料(I)的聚醚与烯丙基氯的投料摩尔比为1:1.0~2.0,副产物为氯化钠或氯化钾;
3)产物精制:首先蒸馏回收未反应的烯丙基氯,然后粗产品经过滤后得到精制产品。
所述的聚醚优选为烯丙醇聚氧乙烯醚,烯丙醇聚氧丙烯醚,烯丙醇无规聚醚中的一种。
所述的步骤1)中醇盐化试剂采用固体甲醇钠或甲醇钾中的一种或其混合物。
所述的步骤1)中反应温度为70~150℃,反应时间为1~5小时,聚醚与醇盐化试剂的投料摩尔比为 1:1.0~2.0,压力-0.085~-0.1Mpa。
所述的步骤2)中反应温度30~110℃,时间2~8小时,压力0~0.5Mpa。
本发明的有益效果是:1. 选择新的合成路线,摒弃了聚乙二醇双烯丙基封端的方法,取而代之的是选取烯丙基聚醚再烯丙基封端的方法,封端率高,并且可以显著减少烯丙基氯以及由此带来的氯化钾(钠)50%以上,降低产品后处理的难度和处理成本;2. 合理选用固体甲醇钾或甲醇钠中的一种或其混合物作为醇盐化试剂,反应活性高,适应各种烯丙基聚醚,无剧毒副产物烯丙醇产生;3. 生产过程中不使用相转移催化剂和溶剂,生产工艺简单,成本低、无污染、产品色泽好、质量稳定;4. 醚化封端反应在一定压力条件下进行,反应速度快、无污染;5. 醇盐化反应和封端反应分2步进行,避免了采用一步法时醇盐化反应过程中产生水分而增加副反应的发生。
具体实施方式
本发明的实施例以固体甲醇钠为醇盐化试剂,烯丙基氯为封端剂进行如下反应:
   
Figure 299904DEST_PATH_IMAGE004
Figure 2011103406441100002DEST_PATH_IMAGE005
本发明所述实施例中封端效率的定义为: 
Figure 589678DEST_PATH_IMAGE006
实施例1
向2L反应釜中加入烯丙醇聚氧乙烯醚(m=20,n=0,分子量约940)1000克、固体甲醇钠63.2克、剧烈搅拌。温度90~100℃,真空条件下(压力-0.09~-0.1MPa)脱甲醇,反应3小时。降温至60~70℃,缓慢通入97.7克烯丙基氯,维持压力0.3 MPa,继续反应4小时。减压蒸馏回收过量烯丙基氯,过滤除去固体杂质后得到封端聚醚产品。本实施例解决了高分子量聚醚反应活性差,封端率低的问题。对醇盐化试剂的选择,既解决了常规烯丙基化过程中产生剧毒品烯丙醇副产物的问题,又使产品具有较高的封端率。
实施例2
向2L反应釜中加入烯丙醇聚氧乙烯醚(m=40,n=0,分子量约1820)1000克、甲醇钠35.6克、剧烈搅拌。温度100~110℃,真空条件下(压力-0.09~-0.1MPa)脱甲醇,反应3小时。降温至60~70℃,缓慢通入54.6克烯丙基氯,维持压力0.3 Mpa,继续反应4小时。减压蒸馏回收过量烯丙基氯,过滤除去固体杂质后得到封端聚醚产品。本实施例解决了高分子量聚醚反应活性差,封端率低的问题。对醇盐化试剂的选择,既解决了常规烯丙基化过程中产生剧毒品烯丙醇副产物的问题,又使产品具有较高的封端率。
实施例3
向2L反应釜中加入烯丙醇聚氧丙烯醚(m=0,n=80,分子量约4700)1000克、固体甲醇钠16.1克、剧烈搅拌。温度110~120℃,真空条件下(压力-0.09~-0.1MPa)脱甲醇,反应3小时。降温至80~90℃,缓慢通入24.4克烯丙基氯,维持压力0.3 Mpa,继续反应5小时。减压蒸馏回收过量烯丙基氯,过滤除去固体杂质后得到封端聚醚产品。本实施例解决了含仲羟基聚醚,特别是高分子量聚醚反应活性差,封端率低的问题。对醇盐化试剂的选择,既解决了常规烯丙基化过程中产生剧毒品烯丙醇副产物的问题,又使产品具有较高的封端率。
实施例4
向2L反应釜中加入烯丙醇聚氧丙烯醚(m=0,n=140,分子量约8180)1000克、固体甲醇钠10.6克、剧烈搅拌。温度120~130℃,真空条件下(压力-0.09~-0.1MPa)脱甲醇,反应4小时。降温至80~90℃,缓慢通入15.9克烯丙基氯,维持压力0.3 Mpa,继续反应6小时。减压蒸馏回收过量烯丙基氯,过滤除去固体杂质后得到封端聚醚产品。本实施例解决了含仲羟基聚醚,特别是高分子量聚醚反应活性差,封端率低的问题。对醇盐化试剂的选择,既解决了常规烯丙基化过程中产生剧毒品烯丙醇副产物的问题,又使产品具有较高的封端率。
实施例5
向2L反应釜中加入烯丙醇无规聚醚(m=100,n=100,分子量约10260)1000克、固体甲醇钠9.5克、剧烈搅拌。温度120~130℃,真空条件下(压力-0.09~-0.1MPa)脱甲醇,反应4小时。降温至80~90℃,缓慢通入14.2克烯丙基氯,维持压力0.3 Mpa,继续反应6小时。减压蒸馏回收过量烯丙基氯,过滤除去固体杂质后得到封端聚醚产品。本实施例解决了含仲羟基聚醚,特别是高分子量聚醚反应活性差,封端率低的问题。对醇盐化试剂的选择,既解决了常规烯丙基化过程中产生剧毒品烯丙醇副产物的问题,又使产品具有较高的封端率。
    以下比较例使用常规方法合成,即选取双羟基的聚醚为原料进行烯丙基封端,所使用原料具有如下结构:
 m+n≤200
比较例1
向2L反应釜中加入聚乙二醇(m=20,n=0,分子量约880)1000克、固体氢氧化钾140克、剧烈搅拌。温度60~70℃,缓慢滴加208.6克烯丙基氯,常压条件下继续反应4小时。减压蒸馏回收过量烯丙基氯,过滤除去固体杂质后得到封端聚醚产品。
比较例2
向2L反应釜中加入聚乙二醇(m=40,n=0,分子量约1760)1000克、固体氢氧化钾76.4克、剧烈搅拌。温度60~70℃,常压条件下缓慢滴加113克烯丙基氯,继续反应4小时。减压蒸馏回收过量烯丙基氯,过滤除去固体杂质后得到封端聚醚产品。
比较例3
向2L反应釜中加入丙二醇聚氧丙烯醚(m=0,n=80,分子量约4640)1000克、固体氢氧化钾33.8克、剧烈搅拌。温度70~80℃,常压条件下缓慢滴加49.5克烯丙基氯,继续反应5小时。减压蒸馏回收过量烯丙基氯,过滤除去固体杂质后得到封端聚醚产品。
比较例4
向2L反应釜中加入丙二醇聚氧丙烯醚(m=0,n=140,分子量约8120)1000克、固体氢氧化钾22.1克、剧烈搅拌。温度70~80℃,常压条件下缓慢滴加32克烯丙基氯,继续反应6小时。减压蒸馏回收过量烯丙基氯,过滤除去固体杂质后得到封端聚醚产品。
比较例5
向2L反应釜中加入聚氧乙烯聚氧丙烯无规聚醚(m=100,n=100,分子量约10200)1000克、固体氢氧化钾19.8克、剧烈搅拌。温度80~90℃,常压条件下缓慢滴加28.5克烯丙基氯,继续反应6小时。减压蒸馏回收过量烯丙基氯,过滤除去固体杂质后得到封端聚醚产品。
上述各实施例和比较例中主要的工艺参数以及反应结果归纳于表1。由此可以得到结论:1. 在所述分子量范围内采用本专利方法可以制备得到封端效率较高的双烯丙基聚醚产品;2. 采用本方法制备的双烯丙基聚醚的封端效率高于常规的制备方法制备的双烯丙基聚醚。
Figure 2011103406441100002DEST_PATH_IMAGE009

Claims (5)

1.一种双烯丙基聚醚的合成方法,其特征在于:以烯丙醇作起始剂与环氧乙烷、环氧丙烷的聚合产物,为具有以下通式(I)的聚醚:
Figure 60338DEST_PATH_IMAGE002
    (I)
其中:m+n≤200 
制备所得的双烯丙基聚醚具有以下通式():
Figure 2011103406441100001DEST_PATH_IMAGE006
    (
其中:m+n≤200;
按以下工艺步骤进行:
1)在上述式(I)的聚醚中加入醇盐化试剂进行醇盐化反应,脱除反应中生成的甲醇;
2)然后向反应釜中通入烯丙基氯继续反应,原料(I)的聚醚与烯丙基氯的投料摩尔比为1:1.0~2.0,副产物为氯化钠或氯化钾;
3)产物精制:首先蒸馏回收未反应的烯丙基氯,然后粗产品经过滤后得到精制产品。
2.如权利要求1所述的一种双烯丙基聚醚的合成方法,其特征在于:所述的聚醚为烯丙醇聚氧乙烯醚,烯丙醇聚氧丙烯醚,烯丙醇无规聚醚中的一种。
3.如权利要求1所述的一种双烯丙基聚醚的合成方法,其特征在于:所述的步骤1)中醇盐化试剂采用固体甲醇钠或甲醇钾中的一种或其混合物。
4.如权利要求1所述的一种双烯丙基聚醚的合成方法,其特征在于:所述的步骤1)中反应温度为70~150℃,反应时间为1~5小时,聚醚与醇盐化试剂的投料摩尔比为 1:1.0~2.0,压力-0.085~-0.1Mpa。
5.如权利要求1所述的一种双烯丙基聚醚的合成方法,其特征在于:所述的步骤2)中反应温度30~110℃,时间2~8小时,压力0~0.5Mpa。
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