CN107057052B - 蓖麻油基聚醚多元醇及其制备的聚氨酯软质泡沫塑料 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种蓖麻油基聚醚多元醇及其制备的聚氨酯软质块状泡沫塑料，属于高分子合成技术领域。所述的蓖麻油基聚醚多元醇是以蓖麻油为主起始剂，以芳香族聚酯多元醇为辅助起始剂，在碱金属催化剂作用下，先与环氧丙烷发生聚合反应，再与环氧乙烷发生聚合反应，然后加入酸式硅酸镁进行反应，加水搅拌，经升温、脱水、过滤后得到产品；所述的聚氨酯软质块状泡沫塑料由包含蓖麻油基聚醚多元醇的A组分和B组分制成。本发明的蓖麻油基聚醚多元醇采用了碱金属催化剂和特殊的后处理工艺，简单又高效；聚氨酯软质泡沫塑料具有撕裂强度大、拉伸强度大、拉伸率大的突出力学性能，具有潜在的应用价值。

Description

蓖麻油基聚醚多元醇及其制备的聚氨酯软质泡沫塑料
技术领域
本发明涉及一种蓖麻油基聚醚多元醇及其制备的聚氨酯软质泡沫塑料，属于高分子合成技术领域。
背景技术
蓖麻油是从大戟科植物蓖麻子中提炼得到，是甘油和脂肪酸结合起来的中性脂肪酸酯。以蓖麻油为起始剂合成聚醚多元醇，因分子结构的特殊性，含有长链脂肪基、多羟基，具有低粘度、低发泡特性，在颜料分散、耐水性、电绝缘性和冲击性等方面具有优良的特性；蓖麻油与异氰酸酯进行反应得到的聚氨酯制品也具有优良的力学性能，配方宽容度好。
目前，已公开的关于蓖麻油基聚醚多元醇的研究较少，CN105037707A公开了一种由邻甲苯二胺副产物、三乙醇胺和蓖麻油组成的共起始剂与氧化烯烃进行反应，制得低成本高活性聚醚多元醇，该方法采用胺类物质作为催化剂，产品中有胺类物质残留，若将其应用于聚氨酯配方体系中，势必会影响整个反应体系活性，配方宽容度差。
发明内容
本发明的目的是提供一种蓖麻油基聚醚多元醇，通过优化了聚醚合成后的处理工艺，采用特殊的吸附剂，将传统的中和、吸附、干燥、过滤后处理工艺改为中和、干燥、过滤工艺，简单高效；本发明同时提供由蓖麻油基聚醚多元醇来制备得到的聚氨酯软质泡沫塑料。
本发明所述的蓖麻油基聚醚多元醇的羟值为45-180mgKOH/g，分子链中环氧丙烷占10-65％，环氧乙烷占10-15％，其是以蓖麻油为主起始剂，以芳香族聚酯多元醇为辅助起始剂，在碱金属催化剂作用下，先与环氧丙烷发生聚合反应，再与环氧乙烷发生聚合反应，然后加入酸式硅酸镁进行反应，加水进行搅拌，经升温、脱水、过滤后得到。
所述的蓖麻油基聚醚多元醇的制备方法包括以下步骤：
(1)聚合：
向耐压反应釜中加入主起始剂蓖麻油、辅助起始剂芳香族聚酯多元醇和碱金属催化剂，氮气置换后进行升温、抽真空，加入环氧丙烷进行第一次聚合反应，升温后继续加入环氧丙烷进行第二次聚合反应，然后滴加环氧乙烷进行第三次聚合反应，抽真空以脱除未反应的残留单体，降温后转移至后处理釜；
(2)后处理：
向后处理釜中加入酸式硅酸镁进行反应，然后加入纯水进行搅拌，升温后进行抽真空脱水，循环过滤至溶液呈浅黄色透明状，得到蓖麻油基聚醚多元醇。
其中，优选的技术方案如下：
步骤(1)中蓖麻油的羟值为162-168mgKOH/g，优选的生产厂家为山东省邹平县天兴化工有限公司；芳香族聚酯多元醇为聚邻苯二甲酸一缩二乙二醇酯二醇、聚邻苯二甲酸-1,6-己二醇酯二醇、聚邻苯二甲酸新戊二醇酯二醇中的任意一种或多种；蓖麻油和芳香族聚酯多元醇的摩尔比为1:0-5。
步骤(1)中碱金属催化剂为KOH、NaOH、甲醇钠中的任意一种或多种，其用量占步骤(2)中得到的蓖麻油基聚醚多元醇的0.5-0.8wt％。
步骤(1)中氮气置换后升温至85-90℃，抽真空至-0.09MPa；发生第一次聚合反应时，反应温度为85-90℃，反应时间为2h，加入的环氧丙烷的量占步骤(2)中得到的蓖麻油基聚醚多元醇的1-6wt％；发生第二次聚合反应时，反应温度为105-110℃，反应时间为4h，加入的环氧丙烷的量占步骤(2)中得到的蓖麻油基聚醚多元醇的5-65wt％；发生第三次聚合反应时，反应温度为105-110℃，反应时间为2h，环氧乙烷的滴加量占步骤(2)中得到的蓖麻油基聚醚多元醇的10-15wt％；降温至60-70℃后转移至后处理釜。
步骤(2)中加入酸式硅酸镁进行反应时的反应温度为80-90℃，反应时间为0.6-1h，酸式硅酸镁的用量占得到的蓖麻油基聚醚多元醇的1-4wt％；加入纯水搅拌1.5-2h，升温至100-110℃后抽真空脱水2-5h，加入的纯水的量占得到的蓖麻油基聚醚多元醇的2-4wt％。
本发明所述的聚氨酯软质泡沫塑料，由A组分和B组分制成，其中：
以重量份数计，A组分由以下原料制成：
所述甘油基聚醚多元醇是以甘油为起始剂，环氧丙烷开环聚合而成，其官能度为3，分子量为3000，羟值为54-58mgKOH/g，优选的牌号为YNW-5631，生产厂家为山东一诺威新材有限公司。
所述复合催化剂是聚氨酯催化剂A-1、聚氨酯催化剂A-33和聚氨酯催化剂T-9中的一种或多种；
所述的硅油是牌号分别为L-580和B8002中的一种或两种，填料为纳米碳酸钙、滑石粉中的一种或两种；
B组份：
TDI 40-50份
所述的TDI为TDI-80、TDI-65中的一种或两种，生产厂家河北沧州大化集团有限责任公司。
所述聚氨酯软质泡沫塑料的制备方法如下：将配方量的甘油基聚醚多元醇、蓖麻油基聚醚多元醇、硅油、复合催化剂、填料和纯水在25-30℃下高速搅拌混匀，得到A组分，将A组分与B组分按1:1的比例混合均匀进行反应，即制备得到聚氨酯软质泡沫塑料。
本发明有益效果如下：
本发明的蓖麻油基聚醚多元醇通过采用碱金属催化剂和特殊的后处理工艺，将传统的中和、吸附、干燥、过滤后处理工艺改为中和、干燥、过滤工艺，简单高效，同时产品中碱金属离子含量低、质量稳定可控；本发明的聚氨酯软质泡沫塑料具有力学性能优良、配方宽容度宽的特点。
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
蓖麻油基聚醚多元醇的制备方法如下：
(1)向耐压反应釜中加入872g蓖麻油(数均分子量为918)、18g聚邻苯二甲酸一缩二乙二醇酯二元醇(数均分子量为450)和7.56g氢氧化钾，用纯氮气置换釜内空气，负压升温至85℃，通过比例调节混合器向耐压反应釜中连续滴加90g环氧丙烷，在90℃下进行聚合反应，加料完毕后继续反应2h；然后升温至105-110℃，加入103g环氧丙烷，在110℃下进行聚合反应，加料完毕后继续反应4h；然后在0.10MPa-0.20MPa压力下，连续滴加177g环氧乙烷，在105-110℃温度下进行聚合反应，加料完毕后继续反应2h；然后抽真空以脱除未反应的残留单体，降温至60-70℃后转移至后处理釜；
(2)向后处理釜中加入25.2g酸式硅酸镁，升温至80-90℃，搅拌反应1h，然后再加入38g纯水搅拌1.5h，然后升温至100-110℃后抽真空脱水2-5h，循环过滤至溶液呈浅黄色透明状，得到蓖麻油基聚醚多元醇。
经检测，得到的蓖麻油基聚醚多元醇的粘度为531Mpa·s(25℃下)，OHv＝145mgKOH/g，酸值为1.23mgKOH/g，色度为5GD。
用制得的蓖麻油基聚醚多元醇来制备聚氨酯软质泡沫塑料，配方如下：
以重量份数计，A组份由以下原料制成：
B组分：
TDI-80 42份
将A组分和B组分以1:1的比例混合均匀，然后将其浇入模具，室温熟化后即得聚氨酯软质泡沫塑料，检测后的性能指标见表1。
实施例2
蓖麻油基聚醚多元醇的制备方法如下：
(1)向耐压反应釜中加入826g蓖麻油(数均分子量为918)、36g聚邻苯二甲酸一缩二乙二醇酯二元醇(数均分子量为360)和20.16g氢氧化钾，用纯氮气置换釜内空气，负压升温至85℃。通过比例调节混合器向耐压反应釜中连续滴加138g环氧丙烷，在90℃下进行聚合反应，加料完毕后继续反应2h；然后升温至105-110℃，加入1475g环氧丙烷，在110℃下进行聚合反应，加料完毕后继续反应4h；然后在0.10MPa-0.20MPa压力下，连续滴加405g环氧乙烷，在105-110℃温度下进行聚合反应，加料完毕后继续反应2h；然后抽真空以脱除未反应的残留单体，降温至60-70℃后转移至后处理釜。
(2)向后处理釜中加入63g酸式硅酸镁，升温至80～90℃，搅拌反应1h，然后再加入100g纯水搅拌1.5h，然后升温至100-110℃后抽真空脱水2-5h，循环过滤至溶液呈浅黄色透明状，得到蓖麻油基聚醚多元醇。
经检测，得到的蓖麻油基聚醚多元醇的粘度为1031Mpa·s(25℃下)，OHv＝56.8mgKOH/g，酸值为2.34mgKOH/g，色度为4GD。
用制得的蓖麻油基聚醚多元醇来制备聚氨酯软质泡沫塑料，配方如下：
以重量份数计，A组份由以下原料制成：
B组分：
TDI-80 44份
将A组分和B组分以1:1的比例混合均匀，然后将其浇入模具，室温熟化后即得聚氨酯软质泡沫塑料，性能指标见表1。
实施例3
蓖麻油基聚醚多元醇的制备方法如下：
(1)向耐压反应釜中加入909g蓖麻油(数均分子量为918)、9g聚邻苯二甲酸新戊二醇酯二元醇(数均分子量为981)和7.56g氢氧化钾，用纯氮气置换釜内空气，负压升温至85℃。通过比例调节混合器向耐压反应釜中连续滴加85g环氧丙烷，在90℃下进行聚合反应，加料完毕后继续反应2h；然后升温至105-110℃，加入1545g环氧丙烷，在110℃下进行聚合反应，加料完毕后继续反应4h；然后在0.10MPa-0.20MPa压力下，连续滴加450g环氧乙烷，在105-110℃温度下进行聚合反应，加料完毕后继续反应2h；然后抽真空以脱除未反应的残留单体，降温至60-70℃后转移至后处理釜。
(2)向后处理釜中加入74.5g酸式硅酸镁，升温至80～90℃，搅拌反应1h，然后再加入111g纯水搅拌1.5h，然后升温至100-110℃后抽真空脱水2-5h，循环过滤至溶液呈浅黄色透明状，得到蓖麻油基聚醚多元醇。
经检测，得到的蓖麻油基聚醚多元醇的粘度为1121Mpa·s(25℃下)，OHv＝55.1mgKOH/g，酸值为2.56mgKOH/g，色度为4GD。
用所得的蓖麻油基聚醚多元醇来制备聚氨酯软质泡沫塑料，配方如下：
以重量份数计，A组份由以下原料制成：
B组分：
TDI-80 46份
将A组分和B组分以1:1的比例混合均匀，然后将其浇入模具，室温熟化后即得聚氨酯软质泡沫塑料，性能指标见表1。
实施例4
蓖麻油基聚醚多元醇的制备方法如下：
(1)向耐压反应釜中加入918g蓖麻油(数均分子量为918)、20.2g氢氧化钾，用纯氮气置换釜内空气，负压升温至85℃，通过比例调节混合器向耐压反应釜中连续滴加172g环氧丙烷，在90℃下进行聚合反应，加料完毕后继续反应2h；然后升温至105-110℃，加入1576g环氧丙烷，在110℃下进行聚合反应，加料完毕后继续反应4h；然后在0.10MPa-0.20MPa压力下，连续滴加434g环氧乙烷，在105-110℃温度下进行聚合反应，加料完毕后继续反应2h；然后抽真空以脱除未反应的残留单体，降温至60-70℃后转移至后处理釜；
(2)向后处理釜中加入71g酸式硅酸镁，升温至80-90℃，搅拌反应1h，然后再加入105g纯水搅拌1.5h，然后升温至100-110℃后抽真空脱水2-5h，循环过滤至溶液呈浅黄色透明状，得到产物。
经检测，得到的蓖麻油基聚醚多元醇的粘度为1089Mpa·s(25℃下)，OHv＝54.5mgKOH/g，酸值为2.67mgKOH/g，色度为4GD。
用所得的蓖麻油基聚醚多元醇来制备聚氨酯软质泡沫塑料，配方如下：
以重量份数计，A组份由以下原料制成：
B组分：
TDI-80 44份
将A组分和B组分以1:1的比例混合均匀，然后将其浇入模具，室温熟化后即得聚氨酯软质泡沫塑料，性能指标见表1。
表1聚氨酯软质泡沫塑料性能检测指标

Claims (9)

1.一种蓖麻油基聚醚多元醇制备的聚氨酯软质泡沫塑料，其特征在于：由A组分和B组分制成，其中：
以重量份数计，A组分由以下原料制成：
B组分：
TDI 40-50份
其中，所述甘油基聚醚多元醇是以甘油为起始剂、环氧丙烷开环聚合而成，其官能度为3，分子量为3000，羟值为54-58mgKOH/g；
其中，所述蓖麻油基聚醚多元醇的羟值为45-180mgKOH/g，分子链中环氧丙烷占10-65％，环氧乙烷占10-15％，其是以蓖麻油为主起始剂，以芳香族聚酯多元醇为辅助起始剂，在碱金属催化剂作用下，先与环氧丙烷发生聚合反应，再与环氧乙烷发生聚合反应，然后加入酸式硅酸镁进行反应，加水进行搅拌，经升温、脱水、过滤后得到。
2.根据权利要求1所述的聚氨酯软质泡沫塑料，其特征在于：所述蓖麻油基聚醚多元醇的制备方法包括以下步骤：
(1)聚合：
向耐压反应釜中加入主起始剂蓖麻油、辅助起始剂芳香族聚酯多元醇和碱金属催化剂，氮气置换后进行升温、抽真空，加入环氧丙烷进行第一次聚合反应，升温后继续加入环氧丙烷进行第二次聚合反应，然后滴加环氧乙烷进行第三次聚合反应，抽真空以脱除未反应的残留单体，降温后转移至后处理釜；
(2)后处理：
向后处理釜中加入酸式硅酸镁进行反应，然后加入纯水进行搅拌，升温后进行抽真空脱水，循环过滤至溶液呈浅黄色透明状，得到蓖麻油基聚醚多元醇。
3.根据权利要求2所述的聚氨酯软质泡沫塑料，其特征在于：步骤(1)中蓖麻油和芳香族聚酯多元醇的摩尔比为1:0.009-5，芳香族聚酯多元醇为聚邻苯二甲酸一缩二乙二醇酯二醇、聚邻苯二甲酸-1,6-己二醇酯二醇、聚邻苯二甲酸新戊二醇酯二醇中的任意一种或多种。
4.根据权利要求2所述的聚氨酯软质泡沫塑料，其特征在于：步骤(1)中碱金属催化剂为KOH、NaOH、甲醇钠中的任意一种或多种，其用量占步骤(2)中得到的蓖麻油基聚醚多元醇的0.5-0.8wt％。
5.根据权利要求2所述的聚氨酯软质泡沫塑料，其特征在于：步骤(1)中氮气置换后升温至85-90℃，抽真空至-0.09MPa；发生第一次聚合反应时，反应温度为85-90℃，反应时间为2h，加入的环氧丙烷的量占步骤(2)中得到的蓖麻油基聚醚多元醇的1-6wt％；发生第二次聚合反应时，反应温度为105-110℃，反应时间为4h，加入的环氧丙烷的量占步骤(2)中得到的蓖麻油基聚醚多元醇的5-65wt％；发生第三次聚合反应时，反应温度为105-110℃，反应时间为2h，环氧乙烷的滴加量占步骤(2)中得到的蓖麻油基聚醚多元醇的10-15wt％；降温至60-70℃后转移至后处理釜。
6.根据权利要求2所述的聚氨酯软质泡沫塑料，其特征在于：步骤(2)中加入酸式硅酸镁进行反应时的反应温度为80-90℃，反应时间为0.6-lh，酸式硅酸镁的用量占得到的蓖麻油基聚醚多元醇的1-4wt％；加入纯水搅拌1.5-2h，升温至100-110℃后抽真空脱水2-5h，加入的纯水的量占得到的蓖麻油基聚醚多元醇的2-4wt％。
7.根据权利要求1所述的聚氨酯软质泡沫塑料，其特征在于：A组分中的复合催化剂是聚氨酯催化剂A-1、聚氨酯催化剂A-33、聚氨酯催化剂T-9中的任意两种或多种；硅油是牌号分别为L-580和B8002中的一种或两种；填料为纳米碳酸钙、滑石粉中的一种或两种。
8.根据权利要求1所述的聚氨酯软质泡沫塑料，其特征在于：B组分中的TDI为TDI-80、TDI-65中的一种或两种，生产厂家河北沧州大化集团有限责任公司。
9.根据权利要求1所述的聚氨酯软质泡沫塑料，其特征在于：制备方法如下：将配方量的甘油基聚醚多元醇、蓖麻油基聚醚多元醇、硅油、复合催化剂、填料和纯水在25-30℃下高速搅拌混匀，得到A组分，将A组分与B组分按1:1的比例混合均匀进行反应，即制备得到聚氨酯软质泡沫塑料。
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