CN104961888A - 慢回弹泡沫用聚醚多元醇的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于聚醚多元醇合成技术领域，具体涉及一种慢回弹泡沫用聚醚多元醇的制备方法。仅以甘油为起始剂，与环氧化物反应，再用环氧乙烷封端，通过两段工艺制备聚醚多元醇。本发明在前段聚合反应中，环氧乙烷占环氧化物总质量的70-90％，这个结构可提高慢回弹泡沫制品的表面干爽性和舒适性。在后段聚合反应中，加入环氧乙烷封端，可以提高聚醚的活性，提高在发泡过程中的反应速度，提高生产效率。
Description
技术领域
本发明属于聚醚多元醇合成技术领域，具体涉及一种慢回弹泡沫用聚醚多元醇的制备方法。
背景技术
慢回弹泡沫是一种具有开放式单元结构的聚氨酯高分子聚合物，该材料具有特殊的黏弹特性，体现很柔软的材料特性，并有很强的冲击能吸收能力。随着近年来被越来越多的人接受，对于消费者来说越来越重视其舒适性，而对于生产商来说可以提高生产效率。
慢回弹泡沫是以异氰酸酯、聚醚多元醇为主要原料，配合各种助剂制成的反应性聚氨酯软质材料，因此聚醚多元醇的结构和质量直接决定慢回弹泡沫的应用领域和力学性能指标。传统聚醚多元醇多为碱金属催化条件下以甘油为起始剂合成的，且聚合反应一般为环氧丙烷聚合或者引入少量环氧乙烷共聚。这样的聚醚多元醇在生产过程中发泡速度慢，生产效率低，制得的慢回弹泡沫舒适性差。
发明内容
本发明的目的是提供一种慢回弹泡沫用聚醚多元醇的制备方法，制备的聚醚多元醇低不饱和度、较窄的分子量分布，同时还能赋予聚氨酯产品更优的使用性能。
本发明所述的慢回弹泡沫用聚醚多元醇的制备方法是仅以甘油为起始剂，与环氧化物反应，再用环氧乙烷封端，通过两段工艺制备聚醚多元醇。
本发明所述的慢回弹泡沫用聚醚多元醇的制备方法，步骤如下：
(1)前段聚合反应：在反应釜中加入甘油和碱金属催化剂，搅拌均匀后，在0-0.4MPa压力，100-120℃的条件下，真空脱去甘油和碱金属催化剂反应生成的水，然后加入环氧化物，让甘油与环氧化物进行聚合反应，然后脱去未反应的环氧化物单体，得到中间体聚醚多元醇；
(2)后段聚合反应：向步骤(1)得到的中间体聚醚多元醇中加入环氧乙烷，进行封端，在0.10-0.4MPa压力，110-130℃温度下，发生聚合反应，然后对聚合完毕的产物用磷酸水溶液在80-90℃进行中和反应，之后加入吸附剂脱出钾离子，并在真空下脱水，对其进行过滤，得到所需聚醚多元醇。
步骤(1)中所述的碱金属催化剂为氢氧化钾，碱金属催化剂的质量为甘油、环氧化物和环氧乙烷总质量的0.2-0.4％。
步骤(1)中所述的甘油和环氧化物的质量比为92:3508-4858。
步骤(1)中所述的环氧化物为环氧乙烷和环氧丙烷的混合物，环氧乙烷的质量为环氧化物质量的70-90％。
步骤(1)中所述的前段聚合反应中，通过控制环氧化物用量，所得聚醚多元醇分子量控制在3600-4950。
步骤(2)中所述的环氧乙烷的质量为甘油、环氧化物和环氧乙烷总质量的10-20％。
步骤(2)中所述的磷酸水溶液是浓度为85％的磷酸和蒸馏水的混合物，85％的磷酸用量是碱金属催化剂重量的1.5-2.0倍，蒸馏水的用量为甘油、环氧化物和环氧乙烷三者总质量的20-50％。
步骤(2)中所述的吸附剂为硅酸镁、硅酸铝或硅酸铝镁中的一种或多种，吸附剂用量为甘油、环氧化物和环氧乙烷总质量的0.1-0.3％。
步骤(2)中所述的后段聚合反应中，通过控制环氧乙烷用量，所得聚醚多元醇分子量控制在4500-5500。
步骤(2)中所述的中和反应通过控制磷酸水溶液的量，所得聚醚多元醇PH控制在5.5-6.9；真空下脱水使得聚醚多元醇水分控制在≤0.05％。
本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：
(1)本发明在前段聚合反应中，环氧乙烷占环氧化物总质量的70-90％，这个结构可提高慢回弹泡沫制品的表面干爽性和舒适性。
(2)在后段聚合反应中，加入环氧乙烷封端，可以提高聚醚的活性，提高在发泡过程中的反应速度，提高生产效率。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明做进一步描述。
实施例1
室温下于2.5L高压反应釜中加入46g甘油、6.7g氢氧化钾，抽真空至-0.09MPa并氮气置换3次，开动搅拌并升高温度至115℃，在真空度为-0.09MPa下，脱水反应2小时，然后连续滴加1874g环氧化物，这环氧化物中，环氧乙烷占1405.5g、环氧丙烷占468.5g。反应釜内在≤0.4MPa，反应温度为115℃下，加料完毕后继续熟化反应1小时。在真空度为-0.09MPa下，脱去未反应的环氧化物单体，得到中间体聚醚多元醇。
再将反应温度升至125℃，用氮气将反应釜内压力升至0.1MPa，向中间体聚醚多元醇中连续滴加660g环氧乙烷，进行封端，反应压力0.4MPa，温度为125℃，加料完毕后继续熟化反应2小时，然后降温至90℃，抽真空至-0.09MPa脱除未反应残留单体。然后加入12.7g磷酸和67.5g蒸馏水组成的磷酸水溶液，在90℃下，搅拌反应1小时，然后加入2.3g硅酸铝镁，搅拌40分钟，在≤-0.09MPa下，真空脱水3h，过滤后得到聚醚多元醇a。具体测试数据见表1。
实施例2
室温下于2.5L高压反应釜中加入36.8g甘油、6g氢氧化钾，抽真空至-0.09MPa并氮气置换4次，开动搅拌并升高温度至115℃，在真空度为-0.09MPa下，脱水反应2小时，然后连续滴加1664g环氧化物，这环氧化物中，环氧乙烷占1248g、环氧丙烷占416g。反应釜内≤0.4MPa压力下，反应温度为115℃，加料完毕后继续熟化反应1小时。在真空度为-0.09MPa下，脱去未反应的环氧化物单体，得到中间体聚醚多元醇。
再将反应温度升至120℃，用氮气将反应釜内压力升至0.13MPa，向中间体聚醚多元醇中连续滴加300g环氧乙烷，进行封端，反应压力0.4MPa，温度为120℃，加料完毕后继续熟化反应2小时，然后降温至85℃，抽真空至-0.09MPa脱除未反应残留单体。然后加入11.4g磷酸和60g蒸馏水组成的磷酸水溶液，在90℃下，搅拌反应1小时，然后加入2.2g硅酸铝镁，搅拌40分钟，在≤-0.09MPa下，真空脱水3h，过滤后得到聚醚多元醇b。具体测试数据见表1。
实施例3
室温下于2.5L高压反应釜中加入27.6g甘油、4.95g氢氧化钾，抽真空至-0.09MPa并氮气置换4次，开动搅拌并升高温度至115℃，在真空度为-0.09MPa下，脱水反应2小时，然后连续滴加1404g环氧化物，这环氧化物中，环氧乙烷占1053g、环氧丙烷占351g。反应釜内≤0.4MPa压力下，反应温度为115℃，加料完毕后继续熟化反应1小时。在真空度为-0.09MPa下，脱去未反应的环氧化物单体，得到中间体聚醚多元醇。
再将反应温度升至125℃，用氮气将反应釜内压力升至0.13MPa，向中间体聚醚多元醇中连续滴加215g环氧乙烷，进行封端，反应压力0.4MPa，温度为125℃，加料完毕后继续熟化反应2小时，然后降温至85℃，抽真空至-0.09MPa脱除未反应残留单体。然后加入9.5g磷酸和50g蒸馏水组成的磷酸水溶液，在90℃下，搅拌反应1小时，然后加入1.8g硅酸铝镁，搅拌40分钟，在≤-0.09MPa下，真空脱水3h，过滤后得到聚醚多元醇c。具体测试数据见表1。
表1 实施例1-3制备聚醚多元醇测试指标
表2 本发明制备的聚醚多元醇与市售聚醚制备慢回弹泡沫的操作宽容度性能对比
由表2数据得出，与市场常规的软泡聚醚1621相比，本发明可以减少硅油的用量，依然保持较好的泡沫尺寸稳定性，同时催化剂加入量的宽容度也大幅提高。
表3 本发明制备的聚醚多元醇与市售聚醚制备慢回弹泡沫的力学性能对比
Claims (10)
1.一种慢回弹泡沫用聚醚多元醇的制备方法，其特征在于仅以甘油为起始剂，与环氧化物反应，再用环氧乙烷封端，通过两段工艺制备聚醚多元醇。
2.根据权利要求1所述的慢回弹泡沫用聚醚多元醇的制备方法，其特征在于步骤如下：
(1)前段聚合反应：在反应釜中加入甘油和碱金属催化剂，搅拌均匀后，在0-0.4MPa压力，100-120℃的条件下，真空脱去甘油和碱金属催化剂反应生成的水，然后加入环氧化物，让甘油与环氧化物进行聚合反应，然后脱去未反应的环氧化物单体，得到中间体聚醚多元醇；
(2)后段聚合反应：向步骤(1)得到的中间体聚醚多元醇中加入环氧乙烷，进行封端，在0.10-0.4MPa压力，110-130℃温度下，发生聚合反应，然后对聚合完毕的产物用磷酸水溶液在80-90℃进行中和反应，之后加入吸附剂脱出钾离子，并在真空下脱水，对其进行过滤，得到所需聚醚多元醇。
3.根据权利要求2所述的慢回弹泡沫用聚醚多元醇的制备方法，其特征在于步骤(1)中所述的碱金属催化剂为氢氧化钾，碱金属催化剂的质量为甘油、环氧化物和环氧乙烷总质量的0.2-0.4％。
4.根据权利要求2所述的慢回弹泡沫用聚醚多元醇的制备方法，其特征在于步骤(1)中所述的甘油和环氧化物的质量比为92:3508-4858。
5.根据权利要求2所述的慢回弹泡沫用聚醚多元醇的制备方法，其特征在于步骤(1)中所述的环氧化物为环氧乙烷和环氧丙烷的混合物，环氧乙烷的质量为环氧化物质量的70-90％。
6.根据权利要求2所述的慢回弹泡沫用聚醚多元醇的制备方法，其特征在于步骤(1)中所述的前段聚合反应中，通过控制环氧化物用量，所得聚醚多元醇分子量控制在3600-4950。
7.根据权利要求2所述的慢回弹泡沫用聚醚多元醇的制备方法，其特征在于步骤(2)中所述的环氧乙烷的质量为甘油、环氧化物和环氧乙烷总质量的10-20％。
8.根据权利要求2所述的慢回弹泡沫用聚醚多元醇的制备方法，其特征在于步骤(2)中所述的吸附剂为硅酸镁、硅酸铝或硅酸铝镁中的一种或多种，吸附剂用量为甘油、环氧化物和环氧乙烷总质量的0.1-0.3％。
9.根据权利要求2所述的慢回弹泡沫用聚醚多元醇的制备方法，其特征在于步骤(2)中所述的后段聚合反应中，通过控制环氧乙烷用量，所得聚醚多元醇分子量控制在4500-5500。
10.根据权利要求2所述的慢回弹泡沫用聚醚多元醇的制备方法，其特征在于步骤(2)中所述的中和反应通过控制磷酸水溶液的量，所得聚醚多元醇PH控制在5.5-6.9；真空下脱水使得聚醚多元醇水分控制在≤0.05％。
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