CN113956465B - 一种烯丙基聚醚的封端方法 - Google Patents

一种烯丙基聚醚的封端方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于化工新材料技术领域,具体提供一种烯丙基聚醚的封端方法,将聚醚多元醇、卤代丙烯、相转移催化剂、固体碱、助催化剂加入反应釜中,反应完成后,去除固体,脱除溶剂后得到烯丙基聚醚,采用相转移的方式进行烯丙基封端,避开了使用真空脱除小分子的苛刻条件,反应转化率高,而且可以通过工艺条件控制烯丙基封端率;后处理方便,对设备要求低,反应操作容易,过程简化,非常适用于工业化替代现有的先醇盐再威廉森醚化的两步法反应。

Description

一种烯丙基聚醚的封端方法
技术领域
本发明属于化工新材料技术领域,具体涉及一种烯丙基聚醚的封端方法。
背景技术
烯丙基聚醚指通过化学反应,使聚醚端基羟基转化为烯丙基。这种化合物端基具有不饱和的双键,可进行硫化形成橡胶状的弹性体,亦可在双键的基础上通过硅氢加成等方法将端基转化为可水解缩合的硅氧烷、氯硅烷或硅醇,从而制备硅烷封端聚醚树脂。
现有的烯丙基聚醚的制备方法威廉森法需要经两步法反应,首先使用强碱将聚醚多元醇的端基转化为醇盐,然后再与氯丙烯、溴丙烯反应;反应过程繁琐,且第一步生成醇盐的转化率低,往往为提高转化率需要使用过量的碱,给后处理带来很大的压力,同时为促进反应平衡,需要使用高真空脱除反应产生的小分子水和醇,对装置要求较高,产物的平稳控制有难℃。另外聚醚长时间高温下与碱作用,易产生较多副反应,造成产物颜色较深,后处理还需要脱色剂吸附,造成了大量的产品损失。
使用相转移催化剂对含羟基基团的化合物进行封端的方法已经有报道,但多数针对含酚羟基的小分子化合物。但对聚醚多元醇这类聚合物的使用上未见报道。聚醚多元醇羟基相对酚羟基酸性弱,属于碱性条件下的相转移催化。需要更强的碱性条件,另外对卤代烃的反应活性也有要求。
发明内容
为解决上述问题,本发明公开了一种更有效的聚醚烯丙基化方法,克服了传统的威廉森醚化法需要先制备醇钾,需要极强真空的缺点,工艺条件更简单,转化率更高。
为了达到上述目的,本发明提供如下技术方案:
一种烯丙基聚醚的封端方法,包括以下步骤:将聚醚多元醇、卤代丙烯、相转移催化剂、固体碱、助催化剂加入反应釜中,反应完成后,去除固体后得到烯丙基聚醚。
反应的后处理主要是除去反应产生的盐以及未反应的碱和相转移催化剂、助催化剂。可以选用过滤、吸附过滤等常规聚醚纯化方法,亦可以结合水洗的方法去除聚醚中残余的无机盐,降低生产成本,提高产品质量。一般地,经后处理后的聚醚要求K、Na离子含量<20ppm。
进一步地,所述聚醚多元醇与卤代丙烯与相转移催化剂与固体碱的摩尔比:当所用聚醚多元醇为二元醇时为:1:2.1-2.5:0.01-0.3:2.1-2.5,当所用聚醚多元醇为三元醇时为:1:3.1-3.6:0.01-0.3:3.1-3.6。
进一步地,所述助催化剂与相转移催化剂的摩尔比为1:10-20。
进一步地,所述反应的温℃为110℃-150℃;所述反应的时间为4-8h。反应可以是加热回流或者加压釜,优选加压釜。
进一步地,所述聚醚多元醇为以二元醇或三元醇为起始剂经环氧丙烷或环氧乙烷开环聚合的高分子聚合物,分子量4000-30000。
进一步地,所述相转移催化剂为环状冠醚、季铵盐、叔胺、季铵碱、季膦盐中的一种或多种。
进一步地,所述卤代丙烯为氯丙烯、溴丙烯、碘丙烯中的一种或多种;优选地,所述卤代丙烯为氯丙烯。
进一步地,所述固体碱为氢氧化钾、氢氧化钠、碳酸钾、碳酸钠中的一种或多种。
进一步地,所述助催化剂为KI、NaI、KBr、NaBr中的一种或多种。
与现有技术相比,本发明具有如下优点和有益效果:
本发明提供的一种烯丙基聚醚的封端方法,采用相转移的方式进行烯丙基封端,避开了使用真空脱除小分子的苛刻条件,反应转化率高,而且可以通过工艺条件控制烯丙基封端率。后处理方便。对设备要求低,反应操作容易,过程简化,非常适用于工业化替代现有的先醇盐化再威廉森醚化的两步法反应。
本发明从相转移催化原理出发,找到合适聚醚多元醇的相转移催化剂及助催化剂;高效地将聚醚多元醇端基的羟基转化为烯丙基。
具体实施方式
以下将结合具体实施例对本发明提供的技术方案进行详细说明,应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
实施例1
200g(0.01mol)数均分子量为20000,以丙二醇为起始剂,羟值5.6mgKOH/g的直链聚氧丙烯醚,加入0.5L的密封不锈钢搅拌釜中,110℃下减压脱水2小时。冷却后加入1.617g(0.021mol)氯丙烯,0.322g(1mmol) 四丁基溴化铵,0.02gKI(0.1mmol),1.176g(0.021mol)KOH粉末,充分搅拌后升温到110℃反应4小时。
向上述反应液中加入10g硅酸镁粉体,80℃下充分搅拌2小时,然后用玻璃砂芯漏斗过滤得190g淡黄色透明粘粘稠液体。测量其不饱和度0.08mmol/g。双键封端率80%。
实施例2
200g(0.01mol)数均分子量为20000,以丙二醇为起始剂,羟值5.6mgKOH/g的直链聚氧丙烯醚,加入0.5L的密封不锈钢搅拌釜中,120℃下减压脱水2小时。冷却后加入1.925g(0.025mol)氯丙烯,0.032g(0.1mmol) 四丁基溴化铵,2mgKI(0.01mmol),1.4g(0.025mol)KOH粉末,充分搅拌后升温到150℃反应4小时。
向上述反应液中加入10g硅酸镁粉体,80℃下充分搅拌2小时,然后用玻璃砂芯漏斗过滤得190g淡黄色透明粘粘稠液体。测量其不饱和度0.075mmol/g。双键封端率75%。
实施例3
200g(0.025mol)数均分子量为8000,以丙二醇为起始剂,羟值14mgKOH/g的聚氧丙烯醚,加入0.5L的密封不锈钢搅拌釜中,120℃下减压脱水2小时。冷却后加入4g(0.0525mol)氯丙烯,0.198(0.0025mol) 吡啶,41.5gKI(0.25mmol),2.94g(0.0525mol)KOH粉末,充分搅拌后升温到110℃反应8小时。
向上述反应液中加入10g硅酸镁粉体,80℃下充分搅拌2小时,然后用玻璃砂芯漏斗过滤得195g淡黄色透明粘粘稠液体。测量其不饱和度0.085mmol/g。双键封端率85%。
实施例4
200g(0.025mol)数均分子量为8000,以丙二醇为起始剂,羟值14mgKOH/g的聚氧丙烯醚,加入0.5L的密封不锈钢搅拌釜中,120℃下减压脱水2小时。冷却后加入4.59g(0.06mol)氯丙烯,0.198(0.0025mol) 吡啶,24.9gKI(0.15mmol),3.36g(0.06mol)KOH粉末,充分搅拌后升温到150℃反应6小时。
向上述反应液中加入10g硅酸镁粉体,80℃下充分搅拌2小时,然后用玻璃砂芯漏斗过滤得195g淡黄色透明粘粘稠液体。测量其不饱和度0.09mmol/g。双键封端率90%。
实施例5
200g(0.025mol)数均分子量为8000,以丙二醇为起始剂,羟值14mgKOH/g的聚氧丙烯醚,加入0.5L的密封不锈钢搅拌釜中,120℃下减压脱水2小时。冷却后加入4.78g(0.0625mol)氯丙烯,2g(6.2mmol) 四丁基溴化铵,0.1gKI(0.602mmol),3.5g(0.0625mol)KOH粉末,充分搅拌后升温到150℃反应4小时。
向上述反应液中加入10g硅酸镁粉体,80℃下充分搅拌2小时,然后用玻璃砂芯漏斗过滤得195g淡黄色透明粘粘稠液体。测量其不饱和度0.092mmol/g。双键封端率92%。
实施例6
450g(0.05mol)数均分子量为9000,以甘油为起始剂,羟值18.6mgKOH/g的聚氧丙烯醚,加入1L的密封不锈钢搅拌釜中,120℃下减压脱水2小时。冷却后加入13.77g(0.18mol)氯丙烯,2g(6.2mmol) 四丁基溴化铵,0.1gKI(0.602mmol),10.1g(018mol)KOH粉末,充分搅拌后升温到150℃反应8小时。
向上述反应液中加入25g硅酸镁粉体,80℃下充分搅拌2小时,然后用玻璃砂芯漏斗过滤得440g淡黄色透明粘粘稠液体。测量其不饱和度0.095mmol/g。双键封端率95%。
实施例7
450g(0.05mol)数均分子量为9000,以甘油为起始剂,羟值18.6mgKOH/g的聚氧丙烯醚,加入1L的密封不锈钢搅拌釜中,120℃下减压脱水2小时。冷却后加入11.86g(0.155mol)氯丙烯,2g(6.2mmol) 四丁基溴化铵,0.1gKI(0.602mmol),8.68g(0.155mol)KOH粉末,充分搅拌后升温到150℃反应8小时。
向上述反应液中加入25g硅酸镁粉体,80℃下充分搅拌2小时,然后用玻璃砂芯漏斗过滤得440g淡黄色透明粘粘稠液体。测量其不饱和度0.089mmol/g。双键封端率89%。
对比例1
200g(0.01mol)数均分子量为20000,以丙二醇为起始剂,羟值5.6mgKOH/g的直链聚氧丙烯醚,加入0.5L的密封不锈钢搅拌釜中,120℃下减压脱水2小时。冷却后加入3.85g(0.05mol)氯丙烯,0.644g(0.002mol) 四丁基溴化铵,2.8g(0.05mol)KOH粉末,充分搅拌后升温到120℃反应4小时。
向上述反应液中加入10g硅酸镁粉体,80℃下充分搅拌2小时,然后用玻璃砂芯漏斗过滤得190g淡黄色透明粘粘稠液体。测量其不饱和度0.06mmol/g。双键封端率60%。
对比例2
200g数均分子量为20000,羟值5.6mgKOH/g的聚氧丙烯醚,加入0.5L的密封不锈钢搅拌釜中,120℃下减压脱水2小时。冷却后加入3.85g(0.05mol)氯丙烯, 2.8g(0.05mol)KOH粉末,充分搅拌后升温到120℃反应4小时。
向上述反应液中加入10g硅酸镁粉体,80℃下充分搅拌2小时,然后用玻璃砂芯漏斗过滤得190g淡黄色透明粘粘稠液体。测量其不饱和度0.015mmol/g。双键封端率15%。
对比例3
200g数均分子量为8000,羟值14mgKOH/g的聚氧丙醚,加入0.5L的密封不锈钢搅拌釜中,120℃下减压脱水2小时。冷却后加入9.6g(0.125mol)氯丙烯7g(125mol)KOH粉末,充分搅拌后升温到120℃反应4小时。
向上述反应液中加入10g硅酸镁粉体,80℃下充分搅拌2小时,然后用玻璃砂芯漏斗过滤得195g淡黄色透明粘粘稠液体。测量其不饱和度0.02mmol/g。双键封端率仅20%。
本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段,还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种烯丙基聚醚的封端方法,其特征在于,包括以下步骤:将聚醚多元醇、卤代丙烯、相转移催化剂、固体碱、助催化剂加入反应釜中,反应完成后,去除固体后得到烯丙基聚醚;所述聚醚多元醇为以二元醇或三元醇为起始剂经环氧丙烷开环聚合的高分子聚合物,数均分子量为8000-30000;所述助催化剂为KI、NaI、KBr、NaBr中的一种或多种;
当所用聚醚多元醇为二元醇时,所述聚醚多元醇与卤代丙烯与相转移催化剂与固体碱的摩尔比为1:2.1-2.5:0.01-0.3:2.1-2.5;当所用聚醚多元醇为三元醇时,所述聚醚多元醇与卤代丙烯与相转移催化剂与固体碱的摩尔比为1:3.1-3.6:0.01-0.3:3.1-3.6;
所述助催化剂与相转移催化剂的摩尔比为1:10-20;
所述相转移催化剂为四丁基溴化铵、吡啶的一种。
2.根据权利要求1所述的一种烯丙基聚醚的封端方法,其特征在于,所述反应的温度为110℃-150℃;所述反应的时间为4-8小时。
3.根据权利要求1所述的一种烯丙基聚醚的封端方法,其特征在于,所述卤代丙烯为氯丙烯、溴丙烯、碘丙烯中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的一种烯丙基聚醚的封端方法,其特征在于,所述固体碱为氢氧化钾、氢氧化钠、碳酸钾、碳酸钠中的一种或多种。
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