CN107057050A - 一种聚碳酸酯二元醇的制备方法及设备 - Google Patents

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刘定华
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    • C08G64/20General preparatory processes
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Abstract

本发明公开了一种聚碳酸酯二元醇的制备方法及设备,将反应原料碳酸二甲酯和1,4‑丁二醇按照摩尔比为1:1‑2:1的比例加入到反应器中,然后加入反应原料的0.25‑1%wt的非均相催化剂,加热升温到100‑180℃,均匀搅拌;通过常压蒸馏排出反应甲醇和碳酸二甲醇,将压力降低减压蒸馏,继续将压力降低再减压蒸馏,过滤去除催化剂,冷却至室温,结晶,在80℃下,真空干燥,得到聚碳酸酯二元醇。本发明的聚碳酸酯二元醇的制备方法,相对于现有的酯交换法制备聚碳酸酯二元醇,产品收率明显提高。

Description

一种聚碳酸酯二元醇的制备方法及设备
技术领域
本发明属于聚碳酸酯类技术领域,具体涉及一种聚碳酸酯二元醇的制备方法及设备。
背景技术
聚碳酸酯二醇(PCDL)是指分子两个末端都带有羟基(-OH)、分子主链含有脂肪族亚烷基和碳酸酯基(-OCOO-)重复单元的聚合物,与传统聚碳酸酯材料相差很大,与聚酯多元醇和聚醚多元醇性质相近,广泛应用于合成革、涂料等领域。作为聚氨酯前驱体,其下游产品聚氨酯材料性能优良、品种繁多,广泛应用于建筑、化工、医疗卫生等领域。2006年全球聚氨酯材料的消耗已跃居合成材料第6位,达1100万吨/年。与传统的多元醇聚合酯相比,有PCDL制备的聚氨酯具有更好的耐热性、耐水性,抗菌性优良的机械性能。
PCDL的合成方法主要有光气法、环状碳酸酯开环聚合法、二氧化碳环氧化物调节共聚法及酯交换法。光气由于毒性较大且对设备腐蚀严重,正逐渐被淘汰。环状碳酸酯合成成本较高,限制了该工艺的工业推广。二氧化碳环氧化物调节共聚法只能合成特定结构的PCDL。而酯交换法可以通过调整二元醇的种类,合成不同结构的PCDL,相对分子量可调性高,产品色度低,羟基官能度较接近于理论值。因此,酯交换法是合成PCDL的一种有前景的工艺方法,但是,现有的酯交换法生产的聚碳酸酯二醇,产品收率不到50%。
发明内容
本发明的目的在于:针对现有技术中聚碳酸酯二醇的产品收率低的问题,提供一种聚碳酸酯二元醇的制备方法及设备,产品收率大于50%,最高可达70%。
为了实现上述目的,本发明采用的技术方案为:
一种聚碳酸酯二元醇的制备方法,将反应原料碳酸二甲酯和1,4-丁二醇按照摩尔比为1:1-2:1的比例加入到反应器中,然后加入反应原料的0.25-1%wt的非均相催化剂,加热升温到100-180℃,均匀搅拌;通过常压蒸馏排出反应甲醇和碳酸二甲醇,将压力降低减压蒸馏,继续将压力降低再减压蒸馏,过滤去除催化剂,冷却至室温,结晶,在80℃下,真空干燥,得到聚碳酸酯二元醇。
本发明还提供一种聚碳酸酯二元醇的制备方法,具体步骤如下:
步骤1.将酯化釜加热到100℃烘干;
步骤2.将反应原料的15kg的非均相催化剂,将酯化釜密封,打开进料泵,分别进入碳酸二甲酯和1,4-丁二醇的计量罐,按照碳酸二甲酯1500kg和1,4-丁二醇1500kg的比例打入酯化釜中;
步骤3.通入氮气置换体系空气,置换3次,打开酯化塔阀门,开启搅拌,加热;升温至100℃,搅拌2小时,关闭酯化塔阀门,升温至120℃,蒸馏2小时去除未反应的甲醇和碳酸二甲醇;打开真空泵,升温到150℃,通过旁路调节真空度,反应2小时;继续降低酯化釜真空度,升温到180℃,反应1小时;滤除催化剂,得到聚碳酸酯二元醇。
步骤4:分析,冷却,切片,包装产品;
步骤5:酯化塔顶得到的馏出物进入醇回收单元进行分离,回用。
本发明还提供一种聚碳酸酯二元醇的制备方法中的设备,包括酯化釜,酯化釜的入料端分别连接有醇计量罐与酯计量罐,所述的酯计量罐连接有原料酯泵,原料酯泵连接有酯储罐,所述的醇计量罐连接有原料醇泵,原料醇泵连接有醇储罐;酯化釜的顶部连接有酯化塔,酯化塔连接有一级冷凝器,一级冷凝器连接有二级冷凝器,二级冷凝器连接有接收罐和真空缓冲罐,接收罐和真空缓冲罐同时连接到醇回收泵,醇回收泵连接有回收罐;所述的酯化釜还连接出料泵,出料泵连接有保温罐,保温罐连接有切片机。
由于采用了上述技术方案,本发明的有益效果是:
1.本发明中聚碳酸酯二元醇的产品收率大于50%,最高可达70%;
2.通过调节原料二醇种类可以得到固体的、液体的产品;
3.产品分子量范围调节宽;
4.采用可回收的固体催化剂,减少了产品中杂质含量,质量稳定。
附图说明
图1是本发明的聚碳酸酯二元醇的制备设备结构简图。
附图标记:1-醇储罐,2-酯储罐,3-醇计量罐,4-酯计量罐,5-酯化釜,6-酯化塔,7-一级冷凝器,8-二级冷凝器,9-接收罐,10-出料泵,11-醇回收泵,12-真空缓冲罐,13-回收罐,14-保温罐,15-切片机,16-原料醇泵16,17-原料酯泵17。
具体实施方式
实施例1:
本发明聚碳酸酯二元醇的制备方法,具体地,将反应原料碳酸二甲酯和1,4-丁二醇按照摩尔比为1:1的比例加入到反应器中,然后加入反应原料的0.25wt%的非均相催化剂,加热升温到100℃,均匀搅拌;通过常压蒸馏排出反应甲醇和碳酸二甲醇,将压力降低减压蒸馏,继续将压力降低再减压蒸馏,过滤去除催化剂,冷却至室温,结晶,在80℃下,真空干燥,得到聚碳酸酯二元醇。
实施例2:
本发明聚碳酸酯二元醇的制备方法,具体地,将反应原料碳酸二甲酯和1,4-丁二醇按照摩尔比为2:1的比例加入到反应器中,然后加入反应原料的1wt%的非均相催化剂,加热升温到180℃,均匀搅拌;通过常压蒸馏排出反应甲醇和碳酸二甲醇,将压力降低减压蒸馏,继续将压力降低再减压蒸馏,过滤去除催化剂,冷却至室温,结晶,在80℃下,真空干燥,得到聚碳酸酯二元醇。
实施例3:
步骤1.将酯化釜5加热到100℃烘干;
步骤2.将反应原料的15kg的非均相催化剂,将酯化釜5密封,打开进料泵,分别进入碳酸二甲酯和1,4-丁二醇的计量罐,按照碳酸二甲酯1500kg和1,4-丁二醇1500kg的比例打入酯化釜5中;
步骤3.通入氮气置换体系空气,置换3次,打开酯化塔6阀门,开启搅拌,加热;升温至100℃,搅拌2小时,关闭酯化塔6阀门,升温至120℃,蒸馏2小时去除未反应的甲醇和碳酸二甲醇;打开真空泵,升温到150℃,通过旁路调节真空度,反应2小时;继续降低酯化釜5真空度,升温到180℃,反应1小时;滤除催化剂,得到聚碳酸酯二元醇。
步骤4:分析,冷却,切片,包装产品;
步骤5:酯化塔6顶得到的馏出物进入醇回收单元进行分离,回用。
本实施例中采用的制备设备,包括酯化釜5,酯化釜5的入料端分别连接有醇计量罐3与酯计量罐4,所述的酯计量罐4连接有原料酯泵17,原料酯泵17连接有酯储罐2,所述的醇计量罐4连接有原料醇泵16,原料醇泵16连接有醇储罐1;酯化釜5的顶部连接有酯化塔6,酯化塔6连接有一级冷凝器7,一级冷凝器7连接有二级冷凝器8,二级冷凝器8连接有接收罐9和真空缓冲罐12,接收罐9和真空缓冲罐12同时连接到醇回收泵11,醇回收泵11连接有回收罐13;所述的酯化釜5还连接出料泵10,出料泵10连接有保温罐14,保温罐14连接有切片机15。
本实施例的设备工作过程,反应原料中的碳酸二甲酯储存在酯储罐2中,酯储罐2中的碳酸二甲酯经过原料酯泵17传送至酯计量罐4,按照物料比例向酯化釜5中通入碳酸二甲酯;反应原料中的1,4-丁二醇储存在醇储罐1中,醇储罐1中的1,4-丁二醇经过原料醇泵16泵送至醇计量罐4,按照物料比例向酯化釜5中打入1,4-丁二醇;反应过程中,在关闭酯化塔6阀门时,在酯化塔6中将小分子醇,即的甲醇和碳酸二甲醇,与聚碳酸酯二元醇分离,甲醇和碳酸二甲醇排入到一级冷凝器7冷却,然后排入二级冷凝器7冷却,最后送入接收罐9和真空缓冲罐12,然后通过醇回收泵11泵送至回收罐13中回收。酯化塔6的聚碳酸酯二元醇返回至酯化釜5中,反应完毕后,滤除催化剂后的聚碳酸酯二元醇通过出料泵10泵送至保温罐14,最后通入到切片机15切片,包装。滤除的催化剂再回收利用。
利用上述设备在制备的聚碳酸酯二元醇的产品收率如表1所示:
表1. 2000吨/年聚碳酸酯二元醇的物料平衡表
根据表1中所示,本实施例的聚碳酸酯二元醇的产品收率为70.42%。

Claims (3)

1.一种聚碳酸酯二元醇的制备方法,其特征在于,将反应原料碳酸二甲酯和1,4-丁二醇按照摩尔比为1:1-2:1的比例加入到反应器中,然后加入反应原料的0.25-1%wt的非均相催化剂,加热升温到100-180℃,均匀搅拌;通过常压蒸馏排出反应甲醇和碳酸二甲醇,将压力降低减压蒸馏,继续将压力降低再减压蒸馏,过滤去除催化剂,冷却至室温,结晶,在80℃下,真空干燥,得到聚碳酸酯二元醇。
2.一种聚碳酸酯二元醇的制备方法,其特征在于,具体步骤如下:
步骤1.将酯化釜(5)加热到100℃烘干;
步骤2.将反应原料的15kg的非均相催化剂,将酯化釜(5)密封,打开进料泵,分别进入碳酸二甲酯和1,4-丁二醇的计量罐,按照碳酸二甲酯1500kg和1,4-丁二醇1500kg的比例打入酯化釜(5)中;
步骤3.通入氮气置换体系空气,置换3次,打开酯化塔(6)阀门,开启搅拌,加热;升温至100℃,搅拌2小时,关闭酯化塔(6)阀门,升温至120℃,蒸馏2小时去除未反应的甲醇和碳酸二甲醇;打开真空泵,升温到150℃,通过旁路调节真空度,反应2小时;继续降低酯化釜(5)真空度,升温到180℃,反应1小时;滤除催化剂,得到聚碳酸酯二元醇。
步骤4:分析,冷却,切片,包装产品;
步骤5:酯化塔(6)顶得到的馏出物进入醇回收单元进行分离,回用。
3.一种如权利要求2所述的聚碳酸酯二元醇的制备方法中的设备,其特征在于,包括酯化釜(5),酯化釜(5)的入料端分别连接有醇计量罐(3)与酯计量罐(4),所述的酯计量罐(4)连接有原料酯泵(17),原料酯泵(17)连接有酯储罐(2),所述的醇计量罐(3)连接有原料醇泵(16),原料醇泵(16)连接有醇储罐(1);酯化釜(5)的顶部连接有酯化塔(6),酯化塔(6)连接有一级冷凝器(7),一级冷凝器(7)连接有二级冷凝器(8),二级冷凝器(8)连接有接收罐(9)和真空缓冲罐(12),接收罐(9)和真空缓冲罐(12)同时连接到醇回收泵(11),醇回收泵(11)连接有回收罐(13);所述的酯化釜(5)还连接出料泵(10),出料泵(10)连接有保温罐(14),保温罐(14)连接有切片机(15)。
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