CN112442208B - 基于环己酮副产物废碱液的发泡剂及其制法和应用 - Google Patents

基于环己酮副产物废碱液的发泡剂及其制法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种发泡剂及其制备和应用方法。本发明的发泡剂制备原料为环己烷氧化制环己酮的废碱液。本发明提供的发泡剂制备方法可有效的将环己酮废碱液回收利用,实现资源再利用,且制得的发泡剂具有良好的发泡效果,闭孔率>95%。

Description

基于环己酮副产物废碱液的发泡剂及其制法和应用
技术领域
本发明提供了一种发泡剂的制备及其应用方法,该发泡剂制备原料为环己烷氧化制环己酮的废碱液。
本发明提供的发泡剂制备方法可有效的将环己酮废碱液回收利用,实现资源再利用,且具有良好的发泡效果。
背景技术
环己酮是生产己内酰胺的基础原料,是一种重要的有机化工原料。在环己烷氧化法生产环己酮的生产过程中,每生产一吨环己酮会产生约0.7吨废碱液。
废碱液是一种棕色黏稠液体,有刺激性臭味,它的组成随环己烷氧化工艺的差异而不同,主要成分为碳酸钠、氢氧化钠、有机盐和水,COD浓度为5×105mg/L~7×105mg/L,pH值10~14,从环己酮装置出来的未经浓缩的废碱液固含量一般为18%~30%。
废碱液无法直接排放,普通的生化法难以进行有效处理,一般采用先蒸发浓缩再焚烧的方法,不仅投资大、能耗大,且易造成环境影响,同时碱液中的资源也被浪费。
聚氨酯、聚氯乙烯或聚苯乙烯等泡沫材料是广泛使用的保温绝热材料,具有质量轻、绝热性能好和强度高的有点。在制备泡沫材料时通常使用发泡剂,而发泡剂种类的选择在较大程度上影响着泡沫材料的性能。
随着环保法规的日益严格,研发人员不断努力开发环保型发泡剂以替代普通使用的对环境有害的含氯氟烃类物理发泡剂。
碳酸氢钠是一种对环境无害的化学发泡剂,可在80-180℃分解释放出二氧化碳气体起到发泡效果,但发泡温度区间宽,发泡效果不好,其发泡性能曲线参考附图1。
发明内容
为了解决以上存在的问题,本发明采用环己酮废碱液作为原料,经过处理及反应后制得碳酸氢钠体系发泡剂,优化发泡性能,实现环己酮废碱液的资源回收再利用。
本发明所要解决的技术问题是针对环己酮废碱液的资源再利用方法,其目的在于提供一种将环己酮废碱液作为原料制备聚氨酯、聚氯乙烯或聚苯乙烯泡沫材料发泡剂的方法。
本发明的主要技术方案:基于环己酮副产物废碱液的发泡剂,是以环己烷氧化法制环己酮的副产物废碱液为原料制得;所述发泡剂中含有40-60%质量比的水、10-20%质量比的碳酸氢钠、10-20%质量比有机酸钠盐、5-10%质量比酮醇类有机物。
一般地,原料环己酮废碱液中含有30-70%质量比的水,共含有20-40%质量比的碳酸钠和氢氧化钠,其余组分为己二酸钠、戊酸钠、环己酮、环己醇。
本发明的发泡剂pH值8-9,发泡温度区间120-150℃。
本发明的发泡剂粘度100-400厘泊,发泡量质量比30-50%。
本发明还提供了上述发泡剂的制备方法,是将环己烷氧化法制环己酮的副产物废碱液,通过除味净化、通二氧化碳反应制得发泡剂。
一般地,所述除味净化是将环己酮废碱液于反应釜中加热至80-120℃,搅拌1-4h至无异味,尾气通过吸附装置吸附净化。
所述通二氧化碳反应是将环己酮废碱液于反应釜中通入二氧化碳鼓泡搅拌,维持压力0.1-2MPa,反应温度25-40℃,反应时间4-8h,制得发泡剂。
本发明制备的发泡剂与聚合催化剂、阻燃剂、泡沫稳定剂、多元醇醚混合成发泡组合物,添加至聚氨酯、聚氯乙烯或聚苯乙烯原料中。
一般地,聚氨酯、聚氯乙烯或聚苯乙烯原料与发泡剂质量比10:1-20:1。
所述发泡组合物经搅拌均匀注入发泡模具,加热至发泡温度制得泡沫材料,闭孔率>95%。
本发明制得的发泡剂产品pH值8-9,发泡温度区间120-150℃,粘度100-400厘泊,发泡量质量比30-50%。
现有的纯碳酸氢钠发泡区间80-180℃,且DSC曲线呈双峰,发泡性能不稳定,其发泡性能曲线参考说明书附图1。
本发明原料环己酮废碱液中所含有机酸钠盐和酮醇等有机物可有效改善碳酸氢钠发泡性能,其发泡性能曲线参考说明书附图2。
将本发明发泡剂与聚合催化剂、阻燃剂、泡沫稳定剂、多元醇醚混合成发泡组合物,添加至聚氨酯原料中,其中聚氨酯、聚氯乙烯或聚苯乙烯泡沫材料原料与发泡剂质量比10:1-20:1。发泡组合物与原料经搅拌均匀注入发泡模具,加热至发泡温度制得泡沫材料,闭孔率>95%。
附图说明
图1为碳酸氢钠发泡性能曲线图。
图2为本发明提供的发泡剂的发泡性能曲线图。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明做进一步的阐述。
实施例1
原料环己酮废碱液中含有60%重量比的水,共含有20%质量比的碳酸钠和氢氧化钠,其余组分为己二酸钠、戊酸钠、环己酮、环己醇。
将20L环己酮废碱液于反应釜中加热至80℃,搅拌4h至无异味,尾气通过吸附装置吸附净化。再将处理后的环己酮废碱液于反应釜中通入二氧化碳鼓泡搅拌,维持压力2MPa,反应温度25℃,反应时间4h,制得发泡剂。
制得的发泡剂产品pH值8,粘度100厘泊,发泡量质量比30%。
将本发明发泡剂与聚合催化剂、阻燃剂、泡沫稳定剂、多元醇醚混合成发泡组合物,添加至聚氨酯原料异氰酸酯中,其中异氰酸酯与发泡剂质量比10:1。发泡组合物与异氰酸酯经搅拌均匀注入发泡模具,加热至120℃,制得聚氨酯泡沫材料,闭孔率>95%。
实施例2
原料环己酮废碱液中含有30%重量比的水,共含有40%质量比的碳酸钠和氢氧化钠,其余组分为己二酸钠、戊酸钠、环己酮、环己醇。
将50L环己酮废碱液于反应釜中加热至120℃,搅拌4h至无异味,尾气通过吸附装置吸附净化。再将处理后的环己酮废碱液于反应釜中通入二氧化碳鼓泡搅拌,维持压力1MPa,反应温度40℃,反应时间8h,制得发泡剂。
制得的发泡剂产品pH值9,粘度400厘泊,发泡量质量比50%。
将本发明发泡剂与聚合催化剂、阻燃剂、泡沫稳定剂、多元醇混合成发泡组合物,添加至氯乙烯中,其中氯乙烯与发泡剂质量比20:1。发泡组合物与氯乙烯经搅拌均匀注入发泡模具,加热至150℃,制得聚氯乙烯泡沫材料,闭孔率>97%。
实施例3
原料环己酮废碱液中含有50%重量比的水,共含有30%质量比的碳酸钠和氢氧化钠,其余组分为己二酸钠、戊酸钠、环己酮、环己醇。
将20L环己酮废碱液于反应釜中加热至100℃,搅拌6h至无异味,尾气通过吸附装置吸附净化。再将处理后的环己酮废碱液于反应釜中通入二氧化碳鼓泡搅拌,维持压力0.1MPa,反应温度35℃,反应时间6h,制得发泡剂。
制得的发泡剂产品pH值8,粘度200厘泊,发泡量质量比40%。
将本发明发泡剂与聚合催化剂、阻燃剂、泡沫稳定剂、多元醇醚混合成发泡组合物,添加至苯乙烯中,其中苯乙烯与发泡剂质量比15:1。发泡组合物与苯乙烯经搅拌均匀注入发泡模具,加热至130℃,制得聚苯乙烯泡沫材料,闭孔率>95%。
实施例4
原料环己酮废碱液中含有60%重量比的水,共含有30%质量比的碳酸钠和氢氧化钠,其余组分为己二酸钠、戊酸钠、环己酮、环己醇。
将100L环己酮废碱液于反应釜中加热至90℃,搅拌6h至无异味,尾气通过吸附装置吸附净化。再将处理后的环己酮废碱液于反应釜中通入二氧化碳鼓泡搅拌,维持压力0.5MPa,反应温度30℃,反应时间8h,制得发泡剂。
制得的发泡剂产品pH值8.2,粘度300厘泊,发泡量质量比45%。
将本发明发泡剂与聚合催化剂、阻燃剂、泡沫稳定剂、多元醇醚混合成发泡组合物,添加至聚氨酯原料异氰酸酯中,其中异氰酸酯与发泡剂质量比20:1。发泡组合物与异氰酸酯经搅拌均匀注入发泡模具,加热至150℃,制得聚氨酯泡沫材料,闭孔率>95%。
实施例5
原料环己酮废碱液中含有60%重量比的水,共含有24%质量比的碳酸钠和氢氧化钠,其余组分为己二酸钠、戊酸钠、环己酮、环己醇。
将50L环己酮废碱液于反应釜中加热至100℃,搅拌5h至无异味,尾气通过吸附装置吸附净化。再将处理后的环己酮废碱液于反应釜中通入二氧化碳鼓泡搅拌,维持压力1.2MPa,反应温度25℃,反应时间8h,制得发泡剂。
制得的发泡剂产品pH值8.5,粘度250厘泊,发泡量质量比46%。
将本发明发泡剂与聚合催化剂、阻燃剂、泡沫稳定剂、多元醇醚混合成发泡组合物,添加至聚氨酯原料异氰酸酯中,其中异氰酸酯与发泡剂质量比12:1。发泡组合物与异氰酸酯经搅拌均匀注入发泡模具,加热至150℃,制得聚氨酯泡沫材料,闭孔率>98%。
实施例6
原料环己酮废碱液中含有55%重量比的水,共含有30%质量比的碳酸钠和氢氧化钠,其余组分为己二酸钠、戊酸钠、环己酮、环己醇。
将50L环己酮废碱液于反应釜中加热至110℃,搅拌3h至无异味,尾气通过吸附装置吸附净化。再将处理后的环己酮废碱液于反应釜中通入二氧化碳鼓泡搅拌,维持压力1.5MPa,反应温度35℃,反应时间7h,制得发泡剂。
制得的发泡剂产品pH值8.2,粘度260厘泊,发泡量质量比48%。
将本发明发泡剂与聚合催化剂、阻燃剂、泡沫稳定剂、多元醇醚混合成发泡组合物,添加至聚氨酯原料异氰酸酯中,其中异氰酸酯与发泡剂质量比15:1。发泡组合物与异氰酸酯经搅拌均匀注入发泡模具,加热至150℃,制得聚氨酯泡沫材料,闭孔率>96%。
实施例7
原料环己酮废碱液中含有58%重量比的水,共含有33%质量比的碳酸钠和氢氧化钠,其余组分为己二酸钠、戊酸钠、环己酮、环己醇。
将50L环己酮废碱液于反应釜中加热至110℃,搅拌3h至无异味,尾气通过吸附装置吸附净化。再将处理后的环己酮废碱液于反应釜中通入二氧化碳鼓泡搅拌,维持压力1.8MPa,反应温度38℃,反应时间5.5h,制得发泡剂。
制得的发泡剂产品pH值8.3,粘度150厘泊,发泡量质量比45%。
将本发明发泡剂与聚合催化剂、阻燃剂、泡沫稳定剂、多元醇醚混合成发泡组合物,添加至苯乙烯中,其中苯乙烯与发泡剂质量比20:1。发泡组合物与苯乙烯经搅拌均匀注入发泡模具,加热至150℃,制得聚苯乙烯泡沫材料,闭孔率>97%。

Claims (6)

1.一种基于环己酮副产物废碱液的发泡剂,其特征在于所述发泡剂以环己烷氧化法制环己酮的副产物废碱液为原料制得,原料环己酮废碱液中含有30-70%质量比的水,共含有20-40%质量比的碳酸钠和氢氧化钠,其余组分为己二酸钠、戊酸钠、环己酮、环己醇;所述发泡剂的制备方法是将环己烷氧化法制环己酮的副产物废碱液,通过除味净化、通二氧化碳反应制得发泡剂;所述除味净化是将环己酮废碱液于反应釜中加热至80-120℃,搅拌1-4h至无异味,尾气通过吸附装置吸附净化;所述通二氧化碳反应是将环己酮废碱液于反应釜中通入二氧化碳鼓泡搅拌,维持压力0.1-2MPa,反应温度25-40℃,反应时间4-8h,制得发泡剂。
2.根据权利要求1所述的发泡剂,其特征在于发泡剂pH值8-9,发泡温度区间120-150℃。
3.根据权利要求1所述的发泡剂,其特征在于发泡剂粘度100-400厘泊,发泡量质量比30-50%。
4.根据权利要求1所述发泡剂的应用,其特征在于将所述发泡剂与聚合催化剂、阻燃剂、泡沫稳定剂、多元醇醚混合成发泡组合物,添加至聚氨酯、聚氯乙烯或聚苯乙烯原料中。
5.根据权利要求4所述发泡剂的应用,其特征在于聚氨酯、聚氯乙烯或聚苯乙烯原料与发泡剂质量比10:1-20:1。
6.根据权利要求4所述发泡剂的应用,其特征在于发泡组合物经搅拌均匀注入发泡模具,加热至发泡温度制得泡沫材料,闭孔率>95%。
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