CN1986598A - 用于制备慢回弹聚氨酯泡沫的聚醚多元醇及其制法 - Google Patents

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Abstract

一种用于制备慢回弹聚氨酯泡沫的聚醚多元醇，它是多元醇的聚醚，是一端由多元醇封端的环氧丙烷与环氧乙烷的共聚物，分子链中环氧丙烷的链节数为5～9，环氧乙烷的链节数为2～7。用本发明的聚醚多元醇制备的慢回弹聚氨酯泡沫表现出低的压缩形变、极低的回弹性(良好的阻尼)、良好的撕裂强度、极高的伸长和高的损耗因数，低温下(0℃)性能优良，同时由于本发明的聚醚多元醇反应活性的提高，使泡沫的熟化时间缩短。本发明公开了其制法。

Description

用于制备慢回弹聚氨酯泡沫的聚醚多元醇及其制法
技术领域
本发明涉及一种在催化剂作用下，制备含有羟基基团的聚醚多元醇的方法，用于制备聚氨酯材料，特别是慢回弹泡沫聚氨酯。
背景技术
聚氨酯(PU)软质泡沫问世以来，因其优越的回弹性而受到市场的青睐，其应用范围越来越广。然而在有些场合，人们却希望使用具有下列特点的泡沫：施加外力将其压缩变形后，泡沫并不是像普通软质泡沫那样马上恢复原形，而是缓慢恢复原形，且没有残留变形，我们称这类泡沫为慢回弹泡沫。慢回弹泡沫又称为粘弹性泡沫或记忆泡沫。众所周知，由于慢回弹泡沫所具有的形状记忆性、吸能、吸音、吸震等功能，其被作为冲击吸收体、吸音体、震动吸收体广泛使用包括家具、床上用品、汽车配件、运动器材、医疗器械等领域。其作为座垫材料和垫子时能使体压分布更均匀，减少疲劳感和底面的错动。随着人们生活水平的的进一步提高，慢回弹泡沫的应用领域越来越宽，合成慢回弹泡沫用聚醚越来越迫切和重要。
目前国内外市场采用的慢回弹聚氨酯泡沫用聚醚有两大类：一类其羟值大于200mgKOH/g，甚至高达260-270mgKOH/g。采用低相对分子量的聚醚和低的异氰酸酯指数，PU泡沫的抗疲劳性会很差，为了弥补这一缺点，工业上通常提高慢回弹泡沫密度。而增加泡沫密度就要减少配方中水的加入量，其结果导致脲段的减少。随之带来的后果是泡沫的透气性差，甚至引起泡沫收缩。而在高密度泡沫中为防止收缩需加入开孔剂，但开孔剂的加入又导致泡沫结构粗糙和泡沫表面不均匀，这是用户所不欢迎的。另外采用低相对分子量的聚醚和低异氢酸酯指数所制造的慢回弹泡沫的低温性能也差。另一类其羟值＜170mgKOH/g，具有较高活性和较高分子量。较高相对分子量和高活性的聚醚配以较高指数的异氢酸酯可提高泡沫的柔韧性、抗疲劳性。再配入适当开孔剂、胶联剂，使制得的泡沫结构更趋均匀，表面不粗糙，透气性更好。国外一些专利如US6051624、US4987156中提到用全环氧丙烷与三羟基多元醇合成的低分子量聚醚与其它高分子量聚醚配合制备慢回弹聚氨酯泡沫，由该法制得的慢回弹聚氨酯泡沫的回弹性及硬度随气温变化较大，尤其是室温在0℃左右时泡沫硬度急剧变硬，这给泡沫生产厂家以及使用者而言带来诸多不利，同时用该法制备慢回弹聚氨酯泡沫时配方不易调整，泡沫熟化时间较长。
发明内容
本发明的目的是提供一种新型的聚醚多元醇及其制法，用本发明的聚醚多元醇制备聚氨酯慢回弹泡沫低温性能优异，泡沫熟化时间也较短。
本发明的技术方案如下：
一种用于制备慢回弹聚氨酯泡沫的聚醚多元醇，它是多元醇的聚醚，是一端由多元醇封端的环氧丙烷与环氧乙烷的共聚物，分子链中环氧丙烷的链节数为5～9，环氧乙烷的链节数为2～7。
上述的聚醚多元醇，所述的多元醇可以是丙三醇或2-乙基-2-羟甲基-1，3-丙二醇。
一种制备上述聚醚多元醇的方法，它是在氮气气氛下，在催化剂的作用下，将多元醇与环氧乙烷和环氧丙烷的混合物反应，其中各物料用量以质量份计为：多元醇∶环氧化物＝1∶4～10.5，催化剂用量为上述物料之和的0.1～2％.环氧乙烷与环氧丙烷的质量比为15∶85～30∶70，反应温度为90～160℃，反应压力为0.1～0.8MPa，反应时间为2～8小时。
上述的制备新型聚醚多元醇的方法，所述的催化剂为催化环氧化物开环聚合的催化剂，可以是碱金属或其氢氧化物，如氢氧化钾，氢氧化钠等，或它们的混合物。
合成聚醚需用无机酸中和，中和剂为磷酸等。
用本发明的聚醚多元醇制备的慢回弹聚氨酯泡沫表现出低的压缩形变、极低的回弹性(良好的阻尼)、良好的撕裂强度、极高的伸长和高的损耗因数，低温下(0℃)性能优良，同时由于本发明的聚醚多元醇反应活性的提高，使泡沫的熟化时间缩短。
具体实施方式
下述实施例用来进一步说明本发明，但无意用来限制本发明。除非另有说明，在实施例中所有份数和百分比均以质量计。
实施例1：
在1L反应釜中投入甘油92g、催化剂KOH 1.9g，用氮气将反应釜置换后，抽真空脱水，升温到110℃后真空提气2小时，再通入PO(环氧丙烷)/EO(环氧乙烷)(85.8/14.2)630g，控制反应温度在100～140℃，压力0.1～0.6MPa，进完EO/PO后，反应老化1.5hr，经水洗、中和、吸附、脱水、气，用叶片式过滤器过滤即得成品。
产品指标：产品外观：无色透明液体；羟值(mgKOH/g)：215；水分：0.05％；酸值(mgKOH/g)：0.05；∑K+Na+ppm：4；粘度25℃，(cSt)：240；密度(gm/cc)，25℃：1.0298；闪点(PMCC)℃：237。
实施例2：
在1L反应釜中投入甘油92g、催化剂KOH 1.9g，用氮气将反应釜置换后，抽真空脱水，升温到110℃后真空提气2小时，再通入PO(环氧丙烷)/EO(环氧乙烷)(47.6/52.4)610g，控制反应温度在100～140℃，压力0.1～0.6MPa，进完EO/PO后，反应老化1.5hr，经水洗、中和、吸附、脱水、气，用叶片式过滤器过滤即得成品。
产品指标：产品外观：无色透明液体；羟值：235mgKOH/g；水分：0.07％；酸值：0.06mgKOH/g；∑K+Na+：3ppm；粘度25℃，(cSt)：235；密度(gm/cc)，25℃：1.0295；闪点(PMCC)℃：238。
实施例3：
在1L反应釜中投入2-乙基-2-羟甲基-1，3-丙二醇134g、催化剂KOH 1.58g，用氮气将反应釜置换后，抽真空脱水，升温到110℃后真空提气2小时，再通入PO(环氧丙烷)/EO(环氧乙烷)(85.8/14.2)530g，控制反应温度在100～140℃，压力0.1～0.6MPa，进完EO/PO后，反应老化1.5hr，经水洗、中和、吸附；脱水、气，用叶片式过滤器过滤即得成品。
产品指标：产品外观：无色透明液体；羟值：242mgKOH/g；水分；0.05％；酸值：0.04mgKOH/g；∑K+Na+：3ppm；粘度25℃，(cSt)：243；密度(gm/cc)，25℃：1.0299；闪点(PMCC)℃：239。
实施例4：
在1L反应釜中投入2-乙基-2-羟甲基-1，3-丙二醇134g、催化剂KOH 1.58g，用氮气将反应釜置换后，抽真空脱水，升温到110℃后真空提气2小时，再通入PO(环氧丙烷)/EO(环氧乙烷)(47.6/52.4)550g，控制反应温度在100～140℃，压力0.1～0.6MPa，进完EO/PO后，反应老化1.5hr，经水洗、中和、吸附；脱水、气，用叶片式过滤器过滤即得成品。
产品指标：产品外观：无色透明液体；羟值：230mgKOH/g；水分：0.05％；酸值：0.04mgKOH/g；∑K+Na+：3ppm；粘度25℃，(cSt)：238；密度(gm/cc)，25℃：1.0296；闪点(PMCC)℃：238。
实施例6：
以下为用本发明合成聚醚合成慢回弹泡沫的应用配方及性能测试
配方：
ZS-2802实施例一制聚醚实施例三制聚醚H2OB8002SK-1900T9A33TDI指数泡沫性能：芯密度(Kg/m3)：拉伸强度(Kpa)：伸长率(％)：拉伸断裂强度(N/cm)：回弹率(％)：回弹时间(S)：压缩永久形变(％)：     30701.51.01.50.030.4590841141154.598.53.5     30701.51.01.50.0250.590871201134.68.48.03.1
以上实施例所用原料分别由以下单位提供：
KOH    高纯碱      优利得江苏化工有限公司
PO                 金浦集团江苏钟山化工有限公司
EO                 中国石化集团扬子石油化工有限公司
聚醚ZS-2802        金浦集团江苏钟山化工有限公司
胺催化剂A-33       德国GOLDSMHITD公司
T9                 德国GOLDSMHITD公司
硅油B-8002         德国GOLDSMHITD公司
开孔剂SK-1900      韩国SKC
TDI                日本三井东压化工株式会社

Claims (3)

1.一种用于制备慢回弹聚氨酯泡沫的聚醚多元醇，它是多元醇的聚醚，其特征是：它是一端由多元醇封端的环氧丙烷与环氧乙烷的共聚物，分子链中环氧丙烷的链节数为5～9，环氧乙烷的链节数为2～7。
2.根据权利要求1所述的聚醚多元醇，其特征是：所述的多元醇是丙三醇或2-乙基-2-羟甲基-1，3-丙二醇。
3.一种制备权利要求1所述聚醚多元醇的方法，其特征是：它是在氮气气氛下，在催化剂的作用下，将多元醇与环氧乙烷和环氧丙烷的混合物反应，其中各物料用量以质量份计为：多元醇∶环氧化物＝1∶4～1∶10.5，催化剂用量为上述物料之和的0.1～2％.环氧乙烷与环氧丙烷的质量比为15∶85～30∶70，反应温度为90～160℃，反应压力为0.1～0.8MPa，反应时间为2～8小时，所述的催化剂为催化环氧化物开环聚合的催化剂。
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