CN103342818A - 一种聚醚改性聚硅氧烷匀泡剂的制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种聚醚改性聚硅氧烷匀泡剂的制备方法,涉及聚氨酯软泡用匀泡剂的制备方法,由不同分子量的烯丙基氧化乙烯氧化丙烯甲基醚与低含氢硅油在以甲苯为溶剂,以氯铂酸为催化剂的条件下反应生成。聚醚改性的聚硅氧烷通过控制亲水的聚醚链段和疏水的聚硅氧烷链段的聚合度,使匀泡剂有精确的亲水亲油平衡,使匀泡剂有更好的乳化性能和良好的匀泡作用,以使聚氨酯软质泡沫混合物在成核阶段、泡孔成长、“冲孔”及早期交联阶段中有足够的稳定性,不致于塌泡。

Description

一种聚醚改性聚硅氧烷匀泡剂的制备方法
技术领域
本发明涉及聚氨酯软泡用匀泡剂的制备方法,特别涉及聚醚改性聚硅氧烷的一种制备方法。 
背景技术
聚氨酯泡沫塑料是由多种原料在极短的时间内进行化学反应,并由液体变成胶体再变成高聚物,其间经历着发泡、固结等复杂过程,因此,必须靠匀泡剂来起中枢调节作用,才能使发泡均匀、泡沫稳定。聚醚改性的聚硅氧烷通过控制亲水的聚醚链段和疏水的聚硅氧烷链段的种类、数量及位置,使匀泡剂有精确的亲水亲油平衡,使匀泡剂有更好的乳化性能和良好的匀泡作用,以使聚氨酯软质泡沫混合物在成核阶段、泡孔成长、“冲孔”及早期交联阶段中有足够的稳定性,不致于塌泡。 
中国专利数据库中公开了申请号为200610060883.0的《一种聚氧化烯基醚接枝聚硅氧烷的制备方法》,该方法首先制备端烯丙基聚氧化烯基醚,然后端烯丙基聚氧烯基醚与低含氢硅油在酸性催化剂存在下,进行均相硅氢加成反应来合成。具体步骤为:1)制备端烯丙基聚氧化烯基醚:将碱性催化剂与丙烯醇投入反应釜中,室温下抽空后,压入环氧乙烷环氧丙烷,搅拌并加热,升温反应。反应结束后用磷酸中和至pH=7.0~7.5,用H2O2漂白,然后用活性炭脱色,过滤得端烯丙基聚氧烯醚;2)制备聚氧化烯基醚接枝聚硅氧烷:对摩尔比为1:1~5:1的低含氢硅油和端烯丙基氧化烯基醚进行减压蒸馏后,以甲苯为溶剂,氯铂酸为催化剂,在100~110℃反应4.0~4.5小时。产物真空蒸馏脱去甲苯和低沸物,得聚氧化烯基醚接枝聚硅氧烷。 
中国专利数据库中还公开了一种高MDI体系聚氨酯高回弹泡沫用匀泡剂,其申请号:200810021954.5 ,该发明公开的一种高MDI体系聚氨酯高回弹泡沫用匀泡剂,其特征在于由A和B两种组分组成,A重量百分比为50-80%、B的重量百分比为20-50%,其中A具有以下结构式(Ⅰ)的结构: 
  
Figure 991301DEST_PATH_IMAGE001
(Ⅰ)
结构式(Ⅰ)中:m值为4-10,值为1-6,R的结构通式为下式(Ⅱ)
 
Figure 104751DEST_PATH_IMAGE002
 (Ⅱ)
结构式(Ⅱ)中:x的值为1-6,y的值为1-5,且链段中聚环氧乙烷与聚环氧丙烷链段的重量配比:聚环氧乙烷链段为20-70%,聚环氧丙烷链段为30-80%;
其中所述的B具有以下结构式(Ⅲ)的结构:
 
(Ⅲ)
结构式(Ⅲ)中:m的值为11-30,n的值为7-15,R的结构通式为下式(Ⅳ)
 
(Ⅳ)
结构式(Ⅳ)中:x值为1-30,y的值为1-25,且链段中聚环氧乙烷与聚环氧丙烷链段的重量配比:聚环氧乙烷链段为20-70%,聚环氧丙烷链段为30-80%,M为碳原子数为1-4的烷烃。
以上两种技术方案的不足之处在于:未封端的改性聚醚中有羟基存在,会影响匀泡剂在软泡聚氨酯中的匀泡效果;改性聚醚的分子量分布太宽导致聚醚的成分不稳定,且会造成聚醚封端不完全,会影响匀泡剂的匀泡性能不稳定;最终匀泡剂产品粘度过大,聚氨酯匀泡使用过程中极不方便。 
发明内容
本发明的目的是提供一种高效稳定的聚醚改性聚硅氧烷匀泡剂的制备方法,以符合制备聚氨酯软泡。 
本发明的技术方案如下: 
本发明的聚氨酯软泡用聚醚改性聚硅氧烷匀泡剂,是由分子量为400-600的小分子量烯丙基氧化乙烯氧化丙烯甲基醚、分子量为1000-1500的中分子量的烯丙基氧化乙烯氧化丙烯甲基醚、分子量为3500-4500的大分子量的烯丙基氧化乙烯氧化丙烯甲基醚按一定的比例与低含氢硅油在以甲苯为溶剂,以氯铂酸为催化剂的条件下反应生成。
其具体步骤如下: 
1、制备不同分子量的烯丙基氧化乙烯氧化丙烯甲基醚:
1)制备分子量为400-600的烯丙基氧化乙烯氧化丙烯甲基醚:将烯丙醇和占反应物总重量2‰~4‰的氢氧化钠或氢氧化钾迅速投入反应釜,室温下抽真空,压力达到-0.098MPa后,关闭真空,开启搅拌,升温至80℃,缓慢通入一定量的环氧乙烷和环氧丙烷,环氧乙烷与环氧丙烷比例为摩尔比1:1~3,控制温度在100~160℃,加料结束后老化反应至釜内压力为负压,停止反应,得到分子量为400-600的烯丙基聚氧乙烯聚氧丙烯醚。将分子量为400-600的烯丙基聚氧乙烯聚氧丙烯醚转入封端釜,加入摩尔比为烯丙基聚氧乙烯聚氧丙烯醚1.5-3的氢氧化钠或氢氧化钾,反应釜升温至60~80℃,搅拌半小时后,通氮气置换后抽真空,真空达到-0.095MPa,关闭真空阀,缓缓通入氯甲烷,釜温保持在70~80℃之间,控制压力≤0.5MPa,进料结束后持续反应1小时,反应结束回收过量的氯甲烷,把烯丙基聚氧乙烯聚氧丙烯甲基醚转入分水器,加一定量的纯净水,纯净水质量比为甲醇钠的2-5倍,搅拌,温度控制在70℃左右,静置分层,分水后把烯丙基聚氧乙烯聚氧丙烯甲基醚转入蒸馏釜,加入少量的精制剂搅拌,保持釜温70℃左右,吸附半小时。开始升温,减压蒸馏,脱水,当温度至100℃,开始鼓氮气,温度105℃结束,最后压滤得到分子量为400-600的烯丙基聚氧乙烯聚氧丙烯甲基醚。
2)制备分子量为1000-1500的烯丙基氧化乙烯氧化丙烯甲基醚:将烯丙醇和占反应物总重量2‰~4‰的氢氧化钠或氢氧化钾迅速投入反应釜,室温下抽真空,压力达到-0.098MPa后,关闭真空,开启搅拌,升温至80℃,缓慢通入一定量的环氧乙烷和环氧丙烷,环氧乙烷与环氧丙烷比例为摩尔比1:1~3,控制温度在100~160℃,加料结束后老化反应至釜内压力为负压,停止反应,得到分子量为1000-1500的烯丙基聚氧乙烯聚氧丙烯醚。将分子量为1000-1500的烯丙基聚氧乙烯聚氧丙烯醚转入封端釜,加入摩尔比为烯丙基聚氧乙烯聚氧丙烯醚1.5-3倍的甲醇钠,搅拌30分钟,保持温度70℃左右,用薄膜蒸发器脱除甲醇,反应釜升温至60~80℃,搅拌半小时后,通氮气置换后抽真空,真空达到-0.095MPa,关闭真空阀,缓缓通入氯甲烷,釜温保持在70~80℃之间,控制压力≤0.5MPa,进料结束后持续反应1小时,反应结束回收过量的氯甲烷,把烯丙基聚氧乙烯聚氧丙烯甲基醚转入分水器,加一定量的纯净水,纯净水质量比为甲醇钠的2-5倍,搅拌,温度控制在70℃左右,静置分层,分水后把烯丙基聚氧乙烯聚氧丙烯甲基醚转入蒸馏釜,加入少量的精制剂搅拌,保持釜温70℃左右,吸附半小时。开始升温,减压蒸馏,脱水,当温度至100℃,开始鼓氮气,温度105℃结束,最后压滤得到分子量为1000-1500的烯丙基聚氧乙烯聚氧丙烯甲基醚。 
3)制备分子量为3500-4500的烯丙基氧化乙烯氧化丙烯甲基醚:将烯丙醇和占反应物总重量25~40PPM的双金属催化剂迅速投入反应釜,室温下抽真空,压力达到-0.098MPa后,关闭真空,开启搅拌,升温至80℃,缓慢通入一定量的环氧乙烷和环氧丙烷,环氧乙烷与环氧丙烷比例为摩尔比1:1~3,控制温度在100~160℃,加料结束后老化反应至釜内压力为负压,停止反应,得到分子量为3500-4500的烯丙基聚氧乙烯聚氧丙烯醚。将分子量为3500-4500的烯丙基聚氧乙烯聚氧丙烯醚转入封端釜,加入摩尔比为烯丙基聚氧乙烯聚氧丙烯醚1.5-3倍的甲醇钠,搅拌30分钟,保持温度70℃左右,用薄膜蒸发器脱除甲醇,反应釜升温至60~80℃,搅拌半小时后,通氮气置换后抽真空,真空达到-0.095MPa,关闭真空阀,缓缓通入氯甲烷,釜温保持在70~80℃之间,控制压力≤0.5MPa,进料结束后持续反应1小时,反应结束回收过量的氯甲烷,把烯丙基聚氧乙烯聚氧丙烯甲基醚转入分水器,加一定量的纯净水,纯净水质量比为甲醇钠的2-5倍,搅拌,温度控制在70℃左右,静置分层,分水后把烯丙基聚氧乙烯聚氧丙烯甲基醚转入蒸馏釜,加入少量的精制剂搅拌,保持釜温70℃左右,吸附半小时。开始升温,减压蒸馏,脱水,当温度至100℃,开始鼓氮气,温度105℃结束,最后压滤得到分子量为3500-4500的烯丙基聚氧乙烯聚氧丙烯甲基醚。 
以上方法制成的大、中、小分子量的烯丙基聚氧乙烯聚氧丙烯甲基醚结构通式为: 
 
Figure 128836DEST_PATH_IMAGE005
2、制备低含氢硅油:按一定比例投入八甲基环四硅氧烷(D4)、六甲基二硅氧烷(MM)和高含氢硅油(氢质量分数≥1.6%),启动搅拌,投入催化剂浓硫酸,浓硫酸用量为总投料质量的2-3%,搅拌升温至40~60℃,保温7小时左右反应结束。降温,打开投料口,缓慢投Na2CO3中和,反应釜中物料至中性后,升温减压蒸馏出水份、未反应的D4以及部分小分子硅油,最后抽滤得到低含氢硅油。
制成的低含氢硅油结构式为: 
 
Figure 475504DEST_PATH_IMAGE006
其中x为单甲基含氢硅氧烷基重复单元数,取5~10的整数,y为二甲基硅氧烷基重复单元数,取15~20的整数。
3、制备聚氨酯软泡用聚醚改性聚硅氧烷匀泡剂: 
1)向反应釜中按一定比例投入小分子量、中分子量和大分子量的烯丙基聚氧乙烯聚氧丙烯甲基醚,投入低含氢硅油和溶剂甲苯,低含氢硅油量与烯丙基聚氧乙烯聚氧丙烯甲基醚摩尔比为1:1,甲苯量为投料总量的50%。启动搅拌,升温至60~70℃,向反应釜中投入催化剂浓度4%的氯铂酸异丙醇溶液,氯铂酸用量占总投料量的10-100PPM,搅拌升温至90℃左右开始反应,反应釜中物料透明后,搅拌升温至110-115℃,老化1~2小时。
2)老化结束后,冷却反应釜至50℃左右,将反应釜中物料转到后处理釜,加入离子交换树脂吸附氯铂酸,吸附时间7~10小时,温度控制在70-100℃,离子交换树脂用量是聚硅氧烷的千分之六到千分之九,吸附的氯铂酸回收后,循环使用。 
3)抽滤得滤液、将滤液减压蒸馏出溶剂甲苯,蒸馏结束后,先降温至50-60℃。再缓慢打开放空阀,恢复至常压。最后往釜中投入投入乙二醇、二乙二醇、丙二醇或二丙二醇调节产品的最终粘度,用量控制在30~50%之间,搅拌半小时左右,得到聚醚改性聚硅氧烷。 
制备成的聚氨酯软泡用聚醚改性聚硅氧烷匀泡剂结构通式为: 
 
其中x为单甲基含氢硅氧烷基重复单元数,取5~10的整数,y为二甲基硅氧烷基重复单元数,取15~20的整数。
与现有技术相比,本发明具有如下有益效果: 
1、聚氨酯软泡用匀泡剂中改性聚醚全部采用封端聚醚,使得匀泡效果更好,泡沫更均匀。
2、以窄分子量分布的三种不同聚醚改性聚硅氧烷,三种不同聚醚按一定的比例投料,生产工艺容易控制,生成的匀泡剂结构及组成稳定,匀泡剂的性能更加稳定。 
3、回收大量的氯铂酸循环使用,节省成本,减少污染; 
4、最终硅油加入相应的溶剂乙二醇、二乙二醇、丙二醇或二丙二醇调节产品的最终粘度,使匀泡剂使用方便。
总之,本发明聚醚改性的聚硅氧烷通过控制亲水的聚醚链段和疏水的聚硅氧烷链段的聚合度,使匀泡剂有精确的亲水亲油平衡,使匀泡剂有更好的乳化性能和良好的匀泡作用,以使聚氨酯软质泡沫混合物在成核阶段、泡孔成长、“冲孔”及早期交联阶段中有足够的稳定性,不致于塌泡。 
具体实施方式
本发明的聚氨酯软泡用聚醚改性聚硅氧烷匀泡剂制备方法是首先制备三种不同分子量的烯丙基氧化乙烯氧化丙烯甲基醚,然后烯丙基氧化乙烯氧化丙烯甲基醚与低含氢硅油在以甲苯为溶剂、氯铂酸为催化剂的条件下,进行均相硅氢加成来合成。 
聚醚改性聚硅氧烷匀泡剂是由以下三种结构组成,其中结构(Ⅰ)(Ⅱ)(Ⅲ)的摩尔比为1:1~2:3~8: 
 
Figure 916029DEST_PATH_IMAGE008
(Ⅰ)
Figure 97612DEST_PATH_IMAGE009
(Ⅱ)
(Ⅲ)
其中:x取5-10的整数,y取15-20的整数;
结构式(Ⅰ)中R1结构通式为:
Figure 997227DEST_PATH_IMAGE011
(Ⅳ)
结构式(Ⅳ)中a的值为16-44,b的值为33-60;
结构式(Ⅱ)中R2结构通式为:
Figure 563338DEST_PATH_IMAGE012
(Ⅴ)
结构式(Ⅴ)中c的值为4-14,d的值为9-20;
结构式(Ⅲ)中R2结构通式为:
Figure 927323DEST_PATH_IMAGE013
(Ⅵ)
结构式(Ⅵ)中e的值为1-5,f的值为3-7;
反应方程式如下:
Figure 287897DEST_PATH_IMAGE014
Figure 675016DEST_PATH_IMAGE015
 一、制备案例:
实施例1
1、分别制备不同分子量的烯丙基氧化乙烯氧化丙烯甲基醚:
1)将260kg烯丙醇和4kg的氢氧化钠投入反应釜,室温下抽真空,压力达到-0.095MPa后,关闭真空,开启搅拌,升温至80℃,缓慢通入750kg的环氧乙烷和990kg的环氧丙烷,控制温度在100~160℃,加料结束后老化反应至釜内压力为负压,停止反应。将得到的烯丙基聚氧乙烯聚氧丙烯醚转入封端釜,加入270kg的氢氧化钠,反应釜升温至60~80℃,搅拌半小时后,通氮气置换后抽真空,真空达到-0.095MPa,关闭真空阀,缓缓通入270kg的氯甲烷,釜温保持在70~80℃之间,控制压力≤0.5MPa,进料结束后持续反应1小时。反应结束回收过量的氯甲烷,把烯丙基聚氧乙烯聚氧丙烯甲基醚转入分水器,加800kg的纯净水,搅拌,温度控制在70℃左右,静置分层,分水后把烯丙基聚氧乙烯聚氧丙烯甲基醚转入蒸馏釜,加入50kg的精制剂搅拌,保持釜温70℃左右,吸附半小时。开始升温,减压蒸馏,脱水,当温度至100℃,开始鼓氮气,温度105℃结束,最后压滤得到分子量为460的烯丙基聚氧乙烯聚氧丙烯甲基醚。
2)将105kg的烯丙醇和4kg的氢氧化钠投入反应釜,室温下抽真空,压力达到-0.095MPa后,关闭真空,开启搅拌,升温至80℃,缓慢通入810kg的环氧乙烷和1080kg环氧丙烷,控制温度在100~160℃,加料结束后老化反应至釜内压力为负压,停止反应。将得到的烯丙基聚氧乙烯聚氧丙烯醚转入封端釜,加入146kg的甲醇钠,搅拌30分钟,保持温度70℃左右,用薄膜蒸发器脱除甲醇,反应釜升温至60~80℃,搅拌半小时后,通氮气置换后抽真空,真空达到-0.095MPa,关闭真空阀,缓缓通入110kg氯甲烷,釜温保持在70~80℃之间,控制压力≤0.5MPa,进料结束后持续反应1小时。反应结束回收过量的氯甲烷,把烯丙基聚氧乙烯聚氧丙烯甲基醚转入分水器,加250kg的纯净水,搅拌,温度控制在70℃左右,静置分层,分水后把烯丙基聚氧乙烯聚氧丙烯甲基醚转入蒸馏釜,加入50kg的精制剂搅拌,保持釜温70℃左右,吸附半小时。开始升温,减压蒸馏,脱水,当温度至100℃,开始鼓氮气,温度105℃结束,最后压滤得到分子量为1060的烯丙基聚氧乙烯聚氧丙烯甲基醚。 
3)将30.5kg烯丙醇和0.06kg的双金属催化剂投入反应釜,室温下抽真空,压力达到-0.095MPa后,关闭真空,开启搅拌,升温至80℃,缓慢通入840kg的环氧乙烷和1120kg的环氧丙烷,控制温度在100~160℃,加料结束后老化反应至釜内压力为负压,停止反应。将得到的烯丙基聚氧乙烯聚氧丙烯醚转入封端釜,加入44kg的甲醇钠,搅拌30分钟,保持温度70℃左右,用薄膜蒸发器脱除甲醇,反应釜升温至60~80℃,搅拌半小时后,通氮气置换后抽真空,真空达到-0.095MPa,关闭真空阀,缓缓通入32kg氯甲烷,釜温保持在70~80℃之间,控制压力≤0.5MPa,进料结束后持续反应1小时,反应结束回收过量的氯甲烷,把烯丙基聚氧乙烯聚氧丙烯甲基醚转入分水器,加55kg的纯净水,搅拌,温度控制在70℃左右,静置分层,分水后把烯丙基聚氧乙烯聚氧丙烯甲基醚转入蒸馏釜,加入50kg的精制剂搅拌,保持釜温70℃左右,吸附半小时。开始升温,减压蒸馏,脱水,当温度至100℃,开始鼓氮气,温度105℃结束,最后压滤得到分子量为3600的烯丙基聚氧乙烯聚氧丙烯甲基醚。 
2、投入700kg八甲基环四硅氧烷(D4)、215kg六甲基二硅氧烷(MM)和1200kg高含氢硅油(氢质量分数≥1.6%),启动搅拌,投入4.5kg浓硫酸,搅拌升温至40~60℃,保温7小时左右反应结束。降温,打开投料口,缓慢投Na2CO3中和,反应釜中物料至中性后,升温减压蒸馏出水份、未反应的D4以及部分小分子硅油,最后抽滤得到低含氢硅油。 
3、制备聚氨酯软泡用聚醚改性聚硅氧烷匀泡剂: 
1)向反应釜中投入118kg小分子量、70kg中分子量和230kg大分子量的烯丙基聚氧乙烯聚氧丙烯甲基醚,投入530kg低含氢硅油和1000kg溶剂甲苯,启动搅拌,升温至60~70℃,向反应釜中投入950g催化剂浓度4%的氯铂酸异丙醇溶液,搅拌升温至90℃左右开始反应,反应釜中物料透明后,搅拌升温至110-115℃,老化1~2小时。
2)老化结束后,冷却反应釜至50℃左右,将反应釜中物料转到后处理釜,加入7kg离子交换树脂吸附氯铂酸,吸附时间7~10小时,温度控制在70-100℃,吸附的氯铂酸回收后,循环使用。 
3)抽滤得滤液、将滤液减压蒸馏出溶剂甲苯,蒸馏结束后,先降温至50-60℃。再缓慢打开放空阀,恢复至常压。最后往釜中投入投入乙二醇、二乙二醇、丙二醇或二丙二醇调节产品的最终粘度,用量控制在30~50%之间,搅拌半小时左右,得到聚醚改性聚硅氧烷。 
实施例2 
1、制备不同分子量的烯丙基氧化乙烯氧化丙烯甲基醚。
1)将230kg烯丙醇和6kg的氢氧化钠迅速投入反应釜,室温下抽真空,压力达到-0.095MPa后,关闭真空,开启搅拌,升温至80℃,缓慢通入760kg的环氧乙烷和1010kg的环氧丙烷,控制温度在100~160℃,加料结束后老化反应至釜内压力为负压,停止反应,将得到的烯丙基聚氧乙烯聚氧丙烯醚转入封端釜,加入238kg的氢氧化钠,反应釜升温至60~80℃,搅拌半小时后,通氮气置换后抽真空,真空达到-0.095MPa,关闭真空阀,缓缓通入240kg的氯甲烷,釜温保持在70~80℃之间,控制压力≤0.5MPa,进料结束后持续反应1小时,反应结束回收过量的氯甲烷,把烯丙基聚氧乙烯聚氧丙烯甲基醚转入分水器,加700kg的纯净水,搅拌,温度控制在70℃左右,静置分层,分水后把烯丙基聚氧乙烯聚氧丙烯甲基醚转入蒸馏釜,加入50kg的精制剂搅拌,保持釜温70℃左右,吸附半小时。开始升温,减压蒸馏,脱水,当温度至100℃,开始鼓氮气,温度105℃结束,最后压滤得到分子量为490的烯丙基聚氧乙烯聚氧丙烯甲基醚。 
2)将97kg的烯丙醇和6kg的氢氧化钠迅速投入反应釜,室温下抽真空,压力达到-0.095MPa后,关闭真空,开启搅拌,升温至80℃,缓慢通入820kg的环氧乙烷和1080kg环氧丙烷,控制温度在100~160℃,加料结束后老化反应至釜内压力为负压,停止反应,将得到的烯丙基聚氧乙烯聚氧丙烯醚转入封端釜,加入180kg的甲醇钠,搅拌30分钟,保持温度70℃左右,用薄膜蒸发器脱除甲醇,反应釜升温至60~80℃,搅拌半小时后,通氮气置换后抽真空,真空达到-0.095MPa,关闭真空阀,缓缓通入100kg氯甲烷,釜温保持在70~80℃之间,控制压力≤0.5MPa,进料结束后持续反应1小时,反应结束回收过量的氯甲烷,把烯丙基聚氧乙烯聚氧丙烯甲基醚转入分水器,加400kg的纯净水,搅拌,温度控制在70℃左右,静置分层,分水后把烯丙基聚氧乙烯聚氧丙烯甲基醚转入蒸馏釜,加入50kg的精制剂搅拌,保持釜温70℃左右,吸附半小时。开始升温,减压蒸馏,脱水,当温度至100℃,开始鼓氮气,温度105℃结束,最后压滤得到分子量为1150的烯丙基聚氧乙烯聚氧丙烯甲基醚。 
3)将29kg烯丙醇和0.06kg的双金属催化剂迅速投入反应釜,室温下抽真空,压力达到-0.095MPa后,关闭真空,开启搅拌,升温至80℃,缓慢通入850kg的环氧乙烷和1120kg的环氧丙烷,控制温度在100~160℃,加料结束后老化反应至釜内压力为负压,停止反应,将得到的烯丙基聚氧乙烯聚氧丙烯醚转入封端釜,加入54kg的甲醇钠,搅拌30分钟,保持温度70℃左右,用薄膜蒸发器脱除甲醇,反应釜升温至60~80℃,搅拌半小时后,通氮气置换后抽真空,真空达到-0.095MPa,关闭真空阀,缓缓通入31kg氯甲烷,釜温保持在70~80℃之间,控制压力≤0.5MPa,进料结束后持续反应1小时,反应结束回收过量的氯甲烷,把烯丙基聚氧乙烯聚氧丙烯甲基醚转入分水器,加110kg的纯净水,搅拌,温度控制在70℃左右,静置分层,分水后把烯丙基聚氧乙烯聚氧丙烯甲基醚转入蒸馏釜,加入50kg的精制剂搅拌,保持釜温70℃左右,吸附半小时。开始升温,减压蒸馏,脱水,当温度至100℃,开始鼓氮气,温度105℃结束,最后压滤得到分子量为3860的烯丙基聚氧乙烯聚氧丙烯甲基醚。 
2、制备低含氢硅油: 
投入700kg八甲基环四硅氧烷(D4)、215kg六甲基二硅氧烷(MM)和1200kg高含氢硅油(氢质量分数≥1.6%),启动搅拌,投入4kg浓硫酸,搅拌升温至40~60℃,保温7小时左右反应结束。降温,打开投料口,缓慢投Na2CO3中和,反应釜中物料至中性后,升温减压蒸馏出水份、未反应的D4以及部分小分子硅油,最后抽滤得到低含氢硅油。
3、制备聚氨酯软泡用聚醚改性聚硅氧烷匀泡剂: 
1)向反应釜中投入136kg小分子量、64kg中分子量和215kg大分子量的烯丙基聚氧乙烯聚氧丙烯甲基醚,投入585kg低含氢硅油和1000kg溶剂甲苯,启动搅拌,升温至60~70℃,向反应釜中投入710g催化剂浓度4%的氯铂酸异丙醇溶液,搅拌升温至90℃左右开始反应,反应釜中物料透明后,搅拌升温至110-115℃,老化1~2小时。
2)老化结束后,冷却反应釜至50℃左右,将反应釜中物料转到后处理釜,加入8kg离子交换树脂吸附氯铂酸,吸附时间7~10小时,温度控制在70-100℃,吸附的氯铂酸回收后,循环使用。 
3)抽滤得滤液、将滤液减压蒸馏出溶剂甲苯,蒸馏结束后,先降温至50-60℃。再缓慢打开放空阀,恢复至常压。最后往釜中投入投入乙二醇、二乙二醇、丙二醇或二丙二醇调节产品的最终粘度,用量控制在30~50%之间,搅拌半小时左右,得到聚醚改性聚硅氧烷。 
实施例3 
1、制备不同分子量的烯丙基氧化乙烯氧化丙烯甲基醚。
1)将190kg烯丙醇和6kg的氢氧化钠迅速投入反应釜,室温下抽真空,压力达到-0.095MPa后,关闭真空,开启搅拌,升温至80℃,缓慢通入780kg的环氧乙烷和1030kg的环氧丙烷,控制温度在100~160℃,加料结束后老化反应至釜内压力为负压,停止反应,将得到的烯丙基聚氧乙烯聚氧丙烯醚转入封端釜,加入262kg的氢氧化钠,反应釜升温至60~80℃,搅拌半小时后,通氮气置换后抽真空,真空达到-0.095MPa,关闭真空阀,缓缓通入200kg的氯甲烷,釜温保持在70~80℃之间,控制压力≤0.5MPa,进料结束后持续反应1小时,反应结束回收过量的氯甲烷,把烯丙基聚氧乙烯聚氧丙烯甲基醚转入分水器,加700kg的纯净水,搅拌,温度控制在70℃左右,静置分层,分水后把烯丙基聚氧乙烯聚氧丙烯甲基醚转入蒸馏釜,加入50kg的精制剂搅拌,保持釜温70℃左右,吸附半小时。开始升温,减压蒸馏,脱水,当温度至100℃,开始鼓氮气,温度105℃结束,最后压滤得到分子量为570的烯丙基聚氧乙烯聚氧丙烯甲基醚。 
2)将77kg的烯丙醇和6kg的氢氧化钠迅速投入反应釜,室温下抽真空,压力达到-0.095MPa后,关闭真空,开启搅拌,升温至80℃,缓慢通入830kg的环氧乙烷和1090kg环氧丙烷,控制温度在100~160℃,加料结束后老化反应至釜内压力为负压,停止反应,将得到的烯丙基聚氧乙烯聚氧丙烯醚转入封端釜,加入143kg的甲醇钠,搅拌30分钟,保持温度70℃左右,用薄膜蒸发器脱除甲醇,反应釜升温至60~80℃,搅拌半小时后,通氮气置换后抽真空,真空达到-0.095MPa,关闭真空阀,缓缓通入80kg氯甲烷,釜温保持在70~80℃之间,控制压力≤0.5MPa,进料结束后持续反应1小时,反应结束回收过量的氯甲烷,把烯丙基聚氧乙烯聚氧丙烯甲基醚转入分水器,加300kg的纯净水,搅拌,温度控制在70℃左右,静置分层,分水后把烯丙基聚氧乙烯聚氧丙烯甲基醚转入蒸馏釜,加入50kg的精制剂搅拌,保持釜温70℃左右,吸附半小时。开始升温,减压蒸馏,脱水,当温度至100℃,开始鼓氮气,温度105℃结束,最后压滤得到分子量为1430的烯丙基聚氧乙烯聚氧丙烯甲基醚。 
3)将26kg烯丙醇和0.06kg的双金属催化剂迅速投入反应釜,室温下抽真空,压力达到-0.095MPa后,关闭真空,开启搅拌,升温至80℃,缓慢通入850kg的环氧乙烷和1125kg的环氧丙烷,控制温度在100~160℃,加料结束后老化反应至釜内压力为负压,停止反应,将得到的烯丙基聚氧乙烯聚氧丙烯醚转入封端釜,加入60kg的甲醇钠,搅拌30分钟,保持温度70℃左右,用薄膜蒸发器脱除甲醇,反应釜升温至60~80℃,搅拌半小时后,通氮气置换后抽真空,真空达到-0.095MPa,关闭真空阀,缓缓通入27kg氯甲烷,釜温保持在70~80℃之间,控制压力≤0.5MPa,进料结束后持续反应1小时,反应结束回收过量的氯甲烷,把烯丙基聚氧乙烯聚氧丙烯甲基醚转入分水器,加150kg的纯净水,搅拌,温度控制在70℃左右,静置分层,分水后把烯丙基聚氧乙烯聚氧丙烯甲基醚转入蒸馏釜,加入50kg的精制剂搅拌,保持釜温70℃左右,吸附半小时。开始升温,减压蒸馏,脱水,当温度至100℃,开始鼓氮气,温度105℃结束,最后压滤得到分子量为4200的烯丙基聚氧乙烯聚氧丙烯甲基醚。 
2、制备低含氢硅油: 
投入700kg八甲基环四硅氧烷(D4)、215kg六甲基二硅氧烷(MM)和1200kg高含氢硅油(氢质量分数≥1.6%),启动搅拌,投入5kg浓硫酸,搅拌升温至40~60℃,保温7小时左右反应结束。降温,打开投料口,缓慢投Na2CO3中和,反应釜中物料至中性后,升温减压蒸馏出水份、未反应的D4以及部分小分子硅油,最后抽滤得到低含氢硅油。
3、制备聚氨酯软泡用聚醚改性聚硅氧烷匀泡剂: 
1)向反应釜中投入130kg小分子量、130kg中分子量和380kg大分子量的烯丙基聚氧乙烯聚氧丙烯甲基醚,投入548kg低含氢硅油和1000kg溶剂甲苯,启动搅拌,升温至60~70℃,向反应釜中投入595g催化剂浓度4%的氯铂酸异丙醇溶液,搅拌升温至90℃左右开始反应,反应釜中物料透明后,搅拌升温至110-115℃,老化1~2小时。
2)老化结束后,冷却反应釜至50℃左右,将反应釜中物料转到后处理釜,加入7.7kg离子交换树脂吸附氯铂酸,吸附时间7~10小时,温度控制在70-100℃,吸附的氯铂酸回收后,循环使用。 
3)抽滤得滤液、将滤液减压蒸馏出溶剂甲苯,蒸馏结束后,先降温至50-60℃。再缓慢打开放空阀,恢复至常压。最后往釜中投入投入乙二醇、二乙二醇、丙二醇或二丙二醇调节产品的最终粘度,用量控制在30~50%之间,搅拌半小时左右,得到聚醚改性聚硅氧烷。 
二、应用: 
对该匀泡剂用于聚氨酯软泡制品进行发泡试验。
向三口瓶中加入聚醚多元醇(羟值56)、蒸馏水、匀泡剂、叔胺催化剂和辛酸亚锡,质量比为100:3.6:1:0.2:0.4。高速搅拌1分钟,加入二氯甲烷(占聚醚多元醇质量8%),搅拌30s,加入TDI(占聚醚多元醇质量的46%)后,再搅拌10s,迅速倒入模具中,泡沫稳定1h后测定泡沫高度,切面泡孔均匀性等指标,结果如下表: 
Figure 2013102963235100002DEST_PATH_IMAGE001
其中,聚醚多元醇,为扬州晨化科技集团有限公司已公开销售的产品;辛酸亚锡、叔胺催化剂,购自阿拉丁试剂(上海)有限公司;甲苯二异氰酸酯(TDI),购自烟台万华聚氨酯股份有限公司。
以上试验说明:聚醚改性的聚硅氧烷通过控制亲水的聚醚链段和疏水的聚硅氧烷链段的聚合度,使匀泡剂有精确的亲水亲油平衡,使匀泡剂有更好的乳化性能和良好的匀泡作用,以使聚氨酯软质泡沫混合物在成核阶段、泡孔成长、“冲孔”及早期交联阶段中有足够的稳定性,不致于塌泡。 

Claims (5)

1.一种聚醚改性聚硅氧烷匀泡剂的制备方法,其特征在于由分子量为3500-4500的大分子量的烯丙基氧化乙烯氧化丙烯甲基醚、分子量为1000-1500的中分子量的烯丙基氧化乙烯氧化丙烯甲基醚、分子量为400-600的小分子量烯丙基氧化乙烯氧化丙烯甲基醚以投料摩尔比为1︰1~2︰3~8的比例与低含氢硅油在以甲苯为溶剂,以氯铂酸为催化剂的条件下反应生成。
2.根据权利要求1所述制备方法,其特征在于包括如下步骤:
1)分别制备不同分子量的烯丙基聚氧乙烯聚氧丙烯醚:将烯丙醇和催化剂投入反应釜,室温下抽真空,关闭真空后,开启搅拌,升温,缓慢通入环氧乙烷和环氧丙烷,控制温度在100~160℃,加料结束后老化反应至釜内压力为负压,停止反应,得到烯丙基聚氧乙烯聚氧丙烯醚;
以氢氧化钠或氢氧化钾为催化剂制备小分子量和中分子量烯丙基聚氧乙烯聚氧丙烯醚,所述氢氧化钠或氢氧化钾的投料质量比占反应物总重量的2‰~4‰;
以双金属为催化剂制备大分子量烯丙基聚氧乙烯聚氧丙烯醚,所述双金属的投料质量比占反应物总重量的25~40ppm;
2)分别制备不同分子量的烯丙基聚氧乙烯聚氧丙烯甲基醚:将烯丙基聚氧乙烯聚氧丙烯醚转入封端釜,加入催化剂,反应釜升温至60~80℃,搅拌半小时后,通氮气置换后抽真空,真空达到-0.095MPa,关闭真空阀,缓缓通入氯甲烷,釜温保持在70~80℃之间,压力≤0.5MPa,进料结束后持续反应1小时,反应结束回收过量的氯甲烷,把烯丙基聚氧乙烯聚氧丙烯甲基醚转入分水器,加入纯净水,搅拌,温度控制在70±2℃,静置分层后,把烯丙基聚氧乙烯聚氧丙烯甲基醚转入蒸馏釜,加入精制剂搅拌,保持釜温70℃左右,吸附半小时,升温、减压蒸馏,脱水,当温度至100℃,开始鼓氮气,温度至105℃结束,最后压滤得到烯丙基聚氧乙烯聚氧丙烯甲基醚;
以氢氧化钠或氢氧化钾为催化剂制备小分子量烯丙基聚氧乙烯聚氧丙烯甲基醚,所述氢氧化钠或氢氧化钾与小分子量烯丙基聚氧乙烯聚氧丙烯醚的投料摩尔比为1.5~3︰1;
以甲醇钠为催化剂制备中分子量烯丙基聚氧乙烯聚氧丙烯甲基醚,所述甲醇钠与中分子量烯丙基聚氧乙烯聚氧丙烯醚的投料摩尔比为1.5~3︰1;
以甲醇钠为催化剂制备大分子量烯丙基聚氧乙烯聚氧丙烯甲基醚,所述甲醇钠与中分子量烯丙基聚氧乙烯聚氧丙烯醚的投料摩尔比为1.5~3︰1;
3)制备低含氢硅油:投入八甲基环四硅氧烷(D4)、六甲基二硅氧烷(MM)和高含氢硅油(氢质量分数≥1.6%),启动搅拌,投入催化剂浓硫酸,所述浓硫酸的投入质量占八甲基环四硅氧烷(D4)、六甲基二硅氧烷(MM)、高含氢硅油和浓硫酸总投料质量的2~3%,搅拌升温至40~60℃,保温7±0.5小时反应结束;降温,缓慢投Na2CO3中和反应釜中物料至中性后,升温减压蒸馏出水份和未反应的八甲基环四硅氧烷以及部分小分子硅油,最后抽滤得到低含氢硅油;
4)制备聚氨酯软泡用聚醚改性聚硅氧烷匀泡剂:
a)向反应釜中,投入大分子量、中分子量和小分子量的烯丙基聚氧乙烯聚氧丙烯甲基醚,再投入低含氢硅油和甲苯,低含氢硅油量与投入的小分子量、中分子量和大分子量烯丙基聚氧乙烯聚氧丙烯甲基醚总量的摩尔比为1︰1,甲苯占投料总质量的50%,搅拌并升温至60~70℃,然后再向反应釜中投入氯铂酸异丙醇的水溶液,其中,氯铂酸用量为本步骤总投料量的10~100ppm,搅拌升温至90±2℃进行反应,反应至反应釜中物料透明后,搅拌升温至110~115℃,老化1~2小时;
b)老化结束后,冷却反应釜至50±2℃,将反应釜中物料转到后处理釜,加入离子交换树脂吸附氯铂酸,温度控制在70~100℃,吸附7~10小时;
c)抽滤经过吸附处理的混合相,得滤液,再将滤液减压蒸馏出溶剂甲苯,蒸馏结束后,降温至50~60℃,待恢复至常压后,再投入乙二醇、二乙二醇、丙二醇或二丙二醇,搅拌调节产品的最终粘度,得到聚醚改性聚硅氧烷。
3.根据权利要求2所述制备方法,其特征在于步骤1)中,所述小分子量烯丙基聚氧乙烯聚氧丙烯醚的分子量为400~600;中分子量烯丙基聚氧乙烯聚氧丙烯醚的分子量为1000~1500的;大分子量烯丙基聚氧乙烯聚氧丙烯醚的分子量为3500~4500的。
4.根据权利要求2所述制备方法,其特征在于步骤1)中,环氧乙烷与环氧丙烷的投料摩尔比1︰1~3。
5.根据权利要求2所述制备方法,其特征在于步骤2)中,在制备中分子量和大分子量烯丙基聚氧乙烯聚氧丙烯甲基醚时,加入甲醇钠,搅拌30分钟,保持温度70℃,用薄膜蒸发器脱除甲醇。
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