TW486494B - A process for the preparation of partially crystalline polyether polyols - Google Patents

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Jorg Hofmann
Pramod Gupta
Hanns-Peter Muller
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Description

486494 Μ Β7 五、發明説明(j ) 本發明關於一種製備羥基官能度之新穎、部份晶性聚醚 多元醇之方法,和關於此新聚醚多元醇和其用途。 (讀先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 由文獻中已知以官能度為2、以氧化丙稀為基料之晶性聚醚 多元醇根據異氰酸鹽-加成聚合反應可合成具經改善機械性 一〆…- 、厂... ' 質的產物(聚合物科學期刊(聚合物化學教育),第15卷,1655 與其後數頁(1977年))。由等規聚丙二醇以臭氧分解,接著 以對水敏感和對氧敏感的試劑進行氳化和分顧製備晶性經 基-官能二羥基聚醚是極費勞力的而且只容許極低變化性。 所以,根據具富可能變化性之低勞力的方法,本目的提供 範圍廣泛適合如PUR合成之官能度22的晶性羥基聚醚。 (/!; 也已知I金屬性//-氧基烷氧化物適合用於將氧化丙烯聚合 成晶性聚氧化丙烯的反應中(US-P 3432445,聚合物預印刷 品218(1984))。由此刊物、無%衍生出任何有關製備適合作為 異氰酸鹽加成聚合反應之鏈增長劑和交聯劑之具適合羥基 官能度之聚醚多元醇的資料。 這些用於氧化丙烯聚合反應之二金屬性觸媒包含單醇取代 基,然後在聚合反應期間,此取代基被摻入聚氧化丙烯中 致使氧化丙烯的羥基官能度低於2,使其不適合作為製備聚 胺基甲醆酯之鏈增長劑。 出乎意外地,目前已發現二金屬性觸媒與官能度22之羥基 本紙張尺度诮州中國S家標_ ( rNS ) Λ4規格(210X 297公釐) 486494 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 條· 丄己' 年 η ΪΒ7 五、發明說明() 化合物反應的結果產生可使氧化烯聚合反應成官能度S 2 之聚醚多元醇的觸媒。根據文獻(聚合物科學期刊:A部份: 聚合物化學,M,1423(1986)),於此令人驚訝的特點是對 不純物敏感的催化活性二金屬性起始化合物與羥基化合物 反應之後,甚至在l〇〇-160°C的溫度下,仍具有氧化烯聚合 反應之活性。. 而且,事前預料到對於羥基化合物被視為是多官能基的二 金屬性觸媒在官能度-2之羥基化合物的存在下並無交聯 或互連且保持催化活性。 所以,本發明關於一種製備羥基官能度g2之新穎、部份晶 性聚醚多元醇之方法,其特徵在於氧化烯在下式(I)之二金 屬性氧基烷氧化物的存在下聚合 (RO)x.1-M2-0-M1-0-M2-(〇R)x.i ⑴, 其中 R 代表CVCw烷基, Μι 代表鋅、鈷、鉬、鐵、鉻或錳, M2 代表鋁或鈦以及 -4- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
-ϋ ϋ I mmmam n n n-^°4· n n n ·ϋ I ϋ m 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) 90. 11. 2,000
五、發明說明()
X 代表3至4 其中氧基烷氧化物(I)事先與式(II)之羥基化合物反應 R1 f
•(O-CH^CH),-(OCHrCH)-—OH (Π),
其中 Q (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 代表C2-C2G烧基, R1和R2,彼此獨立,代表氫或c2-c2()烴基, 1和η 彼此獨立,代表從〇至40之數值,以及 y 代表一個從2至6的整數 • ϋ ml n n an ϋ n*^aJ ai· 1 ϋ ϋ β— ϋ ϋ I * 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 適合的二金屬性/Z-氧基烧氧化物最好是這些Ml代表鋅和 乂2代表銘、X疋數值3和R代表正_及異丙基和正_丁基的 金屬性氧基烷氧化物。 適合用於根據本發明方法之二金屬性氧基烷氧化物是已 知的且詳細描述於,例如上述美國專利3432445中。 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格X 297公爱)__ 90. 11. 2,000 12 A7 B7 五、發明說明() (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 特別適合與所用的二金屬性“ _氧基烷氧化物反應之式(π) 的羥基化合物是這些官能度,較佳係2至6,平均分子 量為90至6000,較佳係9〇至2〇〇〇的羥基化合物。平均分 子篁疋以一般方法藉羥基端基(〇11數)或藉GPc以聚苯乙烯 為對照品測得的。 式(II)之羥基化合物除了包括已熟知的低分子量聚羥基化合 物之外,特別地還包括聚丙二醇、聚乙二醇、聚環氧乙烯 聚氧化丙烯嵌段共聚物、統計上的氧化乙烯、氧化丙烯共 聚物。此種化合物是描述於如Kirk_〇tllmer(3)l,754至789。 較特佳的羥基化合物包括: 丁烷-1,4-二醇、二乙二醇、二丙二醇、三丙三醇和Mn為 200至2000,起始於丙二醇、丁烷_丨,‘二醇、甘油、三羥 甲基丙烧或山梨糖醇之聚丙二醇或Μη為220至2000,起 始於乙一醇、丙二醇、丁烧_1,4_二醇、甘油、三經甲基丙 烷之氧化丙烯和氧化乙烯的共聚物。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 所用的式(I)之二金屬性氧基烷氧化物與相對於式(π)之 羥基化合物反應是以使1莫耳多元醇(Π)與5·1(Τ4至〇.6,較 佳係1·1(Τ3至0.3莫耳之#-氧基烷氧化物混合,並且將混 合物在約100至15〇。〇,較佳係110至130°C下加熱約0.5 -6- 90. 11. 2,000 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(21〇 X 297公爱) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 486494 ;(>n . > '丨…乂
\ ' ΚΙ I tB7 五、發明說明() 至10小時,較佳係2至5小時的方式進行。 然後攪拌反應混合物一段特定時間(約〇·5至5小時),視情 況在低於一大氣壓的壓力下,於較高溫度下(約1〇〇至150 °C)進行。 然後反應混合物最好以有機溶劑和/或稀釋劑如適合的烴, 如二甲苯和/或里格若英(ligroin)稀釋成80至50重量%,然 後再於低壓下(約0.01至1013毫巴)蒸掉溶劑和/或稀釋劑。 因此,然後經多元醇改質之二金屬性μ -氧基烷氧化物與適 合的氧化烯反應以製備部份晶性聚醚多元醇。此反應最好 在20至200°C,特別是在80至150°C下,於正常或高至20 巴的高壓下進行。 適合此種反應的氧化烯是為人熟知的氧化烯類,較佳係氧 化丙烯、1,2-氧化丁烯、表氯醇、烷基縮水甘油醚及其混合 物。較佳係使用氧化丙烯和/或氧化乙烯。在與氧化烯反應 之前,以官能度^2之羥基化合物,較佳係以相對於式(II) 之經基化合物稀釋經改質之氧基烧氧化物。 經改質觸媒與氧化烯之反應可在大量或適合的惰性有機溶 劑如甲苯、二甲苯和/或四氫呋喃中進行。溶劑的濃度和量 是經選擇使特定反應條件下的轉化反應容易控制。 -7- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) 90. 11. 2,000 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) n n ϋ n 1 i l^OJ» I n n ϋ ϋ n n I · 486494 Μ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 Α7 Β7 五、發明說明() 經改質之二金屬性氧基烷氧化物一般用量為5·10_2至60 莫耳%,較隹量為0.1至20莫耳%,以欲製備的聚醚多元醇 的量為基準。 根據本發明方法製成之官能度^ 2,較佳係2至6的新穎、 部份晶性聚醚多元醇的平均分子量Μη為500至100,000, 較佳係1000至10,000,其係藉GPC相對於聚苯乙烯或藉羥 基端基含量(ΟΗ數)方式所測得,及其以13C-NMR光譜法所 測得決定晶性之等規三原子的莫耳比為>28%,較佳係 >33%。 所以本發明也關於此種上述新穎、部份晶性聚醚多元 醇。 根據本發明的方法可連續和批次地在一種批次或半批次方 法中進行。 根據本發明方法,最好將溶解所製得的聚醚多元醇於如甲 苯、二曱苯、四氫吱喃、乙基醋酸酉|和/或二氣甲烧等溶劑 中以逐漸形成粗產物。 然後觸媒被經酸化的水破壞並以酸水溶液(<25重量%),較 佳係以水萃取反應產物。較佳係使用1至2酸當量以破壞 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) 90. 11. 2,000 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ϋ n ϋ n n n n-^°4* n n ml ϋ .ϋ 1 _ 部 中 -ii 樣 準 消 f: 合 竹 ii 印 五、發明説明(7 ) :蜀媒。適合的酸包括即氫氯酸、磷酸、硫酸苯甲酸、醋酸 和/或乳酸。當然,也可使用其他酸類。 i 以酸水 >谷液徹底搖晃後,葬 夂猎水/月洗以除去過量的酸,視情 况在可提供鹼性反應的化 ^ j化口物如碳酸氫鈉的存在下進行。 將所得多元醇溶液自水中分 r刀離出來、乾燥以除去溶劑。 可在冷條件下自適合的溶判 幻 d如丙s同中分級沈澱以進一步純 化此產物。 根據本&明方法所製得的部份晶性聚鱗多元醇是非常適合 用於製備聚胺基曱酸醋材料如PUR彈性體、pur發泡物和 PUR塗料。上述PUR材料的製備是為人所熟知且描述於, 例如 HUnstst0ffHandbuch,第 7 卷,第 3 版,
Verlag,1993 年。 實例 9克醋酸鋅和20.4克異丙醇鋁在500毫升萘烷中加熱至迴 流,所形成的異丙基醋酸酯自管柱蒸餾出來。 不再有異丙基醋酸醋產生後,自反應溶液中移出 本紙张尺度適州中國_:標碑((他)八4規格(2WX297公釐)
氧基烷氳化你A
經淖部屮决樣卑.^ΰ(,τ消贽合竹社印來 Μ ~---- Β7 _ 五、發明説明(〇 ) 〇 2〇〇毫升正庚烷吸收殘留物。獲得〇 35莫耳之二#_氧基-[雙 (1-甲基乙氧基)-銘]_鋅溶液。 ! 實例1 a.將溶於毫升庚烷中之1.3克二金屬性氧基烷氧化 物A加入於100克〇H值為112毫克k〇h/克之聚丙二 醇中並於0.2毫巴的壓力下在13(rc中攪拌3小時。 然後將ίο耄升甲苯加入於溶液中,反應混合物在12〇_ 130C下另外攪拌2小時。然後在實質上低於大氣壓之 壓力下將甲苯蒸掉,讓反應混合物再於130°C下加熱1 小時。 b·然後將預活化的聚丙二醇移至高壓蒸汽銷中並在3巴 的壓力和130至l4〇°C的溫度下與5〇〇克氧化丙烯反 應。將粗產物溶在甲苯中並加a2n氫氯酸直到pH<5, 然後以水吸出混合物。然後以碳酸氫鹽水溶液清洗產物 以中和之。分離出有機相並乾燥之。 根據GPC,部份晶性蠟狀產物的〇H值為2〇毫克κ〇Η/ 克和Μη為5900。聚醚多元醇的晶相在55χ:熔化。產 物所含等規三原子的莫耳比為64%。 -10- 本紙張尺度適用中國國家標磚(Τ^7λ4規 釐) (讀先閲讀背面之注意事項再填寫本頁}
五、 9 b· A7 B7 發明説明 t例2 \ ' a*將溶於20毫升庚烷中之2.7克二金屬性氧基烷氧化 物A加入於10克〇H值為515毫克KOH/克之丙二醇 中並於0.2毫巴的壓力下在130°C中攪拌5小時。 然後另外加入40克〇H值為515之聚醚,反應混合物 在130°C下於低於大氣壓之壓力下另外攪拌3小時。 將i吉晶溶液移至高壓蒸汽銷中並在3巴的壓力和13 0至 140°C的溫度下與400克氧化丙烯反應。將粗產物溶在 一氯甲烧中並加入20%石粦酸直到pH<5,然後以水吸出 混合物。然後以碳酸氫鹽水溶液清洗產物以中和之。分 離出有機相並乾燥之。 根據GPC,部份晶性蠟狀產物的〇H值為65毫克KOH/ 克和Μη為1900。 實例3 a.將溶於40毫升庚烷中之5.5克二金屬性V—氧基烷氧化 物A加入於1〇〇克以三羥甲基丙烷開始且〇H值為38〇 亳克KOH/克之氧化丙烯為基料的羥基聚醚中,並於〇 2 -11- (¾先閲讀背面之注意事項再填寫本頁}
發明説明(10) '毫巴的壓力下在13CTC中攪拌5小時。 产後將10耄升甲苯加入於溶液中,使反應混合物在 1^20-130 C下另外攪拌2小時。然後在實質上低於大氣 壓之壓力下將甲苯蒸掉,再將反應混合物於13〇。〇下加 熱1小時。 然後將觸媒溶液移至高壓蒸汽鍋中並在3巴的壓力和 15C.°C的溫度下與丨公斤氧化丙烯反應。 將粗產物溶在二氯甲烷中並加入2N氫氯酸直到 pH<5,然後以水吸出混合物。然後以碳酸氫鹽水溶液 清洗產物以中和之。分離出有機相並乾燥之。 根據GPC,部份晶性蠟狀產物的〇H值為42毫克K〇H/ 克和Μη為4290。 實例4將溶於50克庚烷中之6 5克二金屬性氧基烷氧化物Α加 入於500克〇H值為56及7〇至8〇%之一級〇h基之環氧乙烧-氧化丙烯聚喊(50%環氧乙烷)中,並於〇 2毫巴的壓力下 在130°C中攪拌3小時。 (讀先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
-12- 4·、紙張尺度通财國_:料((、NS ) Λ4規格( 486494 90. 12. 12 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明() 然後將50毫升甲苯加入於溶液中,使反應混合物在120至 130°C下另外攪拌2小時。然後在實質上低於大氣壓之壓力 下將甲苯蒸掉,再將反應混合物於130°C下加熱1小時。 然後將觸媒溶液移至高壓蒸汽鍋中並在3巴的壓力和130 至140°C下與1500克氧化丙烯反應。將粗產物溶在甲苯中 並加入2N氫氯酸使pH<5,然後以水吸出混合物。以碳酸 氫鹽水溶液清洗產物以中和之。分離出有機相並乾燥之。 根據GPC,部份晶性蠟狀產物的OH值為14和Μη為7800。 實例5 將溶於10毫升庚烷中之1.3克二金屬性氧基烷氧化物A 加入於100克以山梨糖醇開始且OH值為450毫克KOH/克 之聚丙二醇中,並於0.2毫巴的壓力下在130°C中攪拌3小 時。 然後將10毫升甲苯加入於溶液中,使反應混合物在120至 130°C下另外攪拌2小時。然後在實質上低於大氣壓之壓力 下將甲苯蒸掉,再將反應混合物於130°C下加熱1小時。 然後經預活化的多元醇在高壓蒸汽鍋中於3巴的壓力和150 °C的溫度下與250克氧化丙烯反應。在相似於實例lb的純 -13- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) 9〇 11. 2,000 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
486494 -次柯卑fu(T.7/n於At仍社ή則冬 A7 B7 五、發明説明(12) 化步驟後,根據GPC,部份晶性產物的〇H值為13 5毫克 KOH/克和 Μη 為 2600。 I ' ' 實例6 在12〇至l3〇°C和正常壓力下,1000克〇Η值為112亳克 ΚΟΗ/克且經與實例la相似方法預先活化過之聚丙二醇與 1〇〇〇克氡化丙烯反應。將粗產物溶解在曱苯中,加入150 耄升2N氫氯酸並以水吸出混合物。以碳酸氫鹽水溶液清洗 產物以中和之。 . 分離出有機相並乾燥之。根據GPC,部份晶性產物的〇H 值為57亳克KOH/克和Μη為2000。 實例7 :. 將5〇耄升甲苯加入於50克ΟΗ值為112毫克Κ0Η/克且經 與實例1 a相似方式預先活化過之聚丙二醇中,然後與 克氧化丙烯在12(TC下反應。在相似於實例lb的純化步驟 後,根據GPC,黏桐產物的OH值為57.5毫克K0H/克和 Μη 為 2000 〇 實包』 -14- 本紙張尺度相頓]財料(rNsyA4^ ( 2I〇x 297^t ) ^〜---__ (讀先閱讀背面之注意事項再填寫本頁}
486494 A7 _______B7 五、發明説明(13 ) " 一 ~ ^ 將500克二甲苯加入於250克OH值為m亳克K〇H/克且 經與實例la相似方式預先活化過之聚丙二醇中,然後在高 壓蒸;ξ气鍋中於3巴的壓力和150°C的溫度下與750克氧化丙 烯反應。在相似於實例lb的純化步驟後,根據GPC,在室 溫下可固化之產物的〇H值為32毫克KOH/克和為 3700 〇 (誚先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
-少^卑^員_1.消合竹社印掌 一適 I度 尺 张 紙 一本 一標
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Claims (1)

  1. 4864M.
    A8 B8 C8 D8 f1! 六、申請專利範圍 專利申請案第87118009號 ROC Patent Appln.No.87118009 修正之申請專利範圍中文本-附件一 Amended Pages of the Chinese Specification - Enel. I (民國90年12月日送呈) (Submitted on December (2. , 2001) 1 · 一種製備羥基官能度2 2之部份晶性聚醚多元醇之方 法,其特徵在於氧化稀在下式⑴之二金屬性氧基烷氧 化物的存在下,於20至200°C溫度、1至20巴壓力下 聚合 (R0)x_ 1 - 1 -0-M2"(0R)x-] (I) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) i 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 其中 R 代表CVCw烷基, Μ! 代表鋅、鈷、鉬、鐵、鉻或錳, M2 代表鋁或鈦以及 X 代表3至4, 其中氧基烷氧化物(I)事先與式(Π)之羥基化合物反應‘ Q- R1 Rz 一 I I (〇-CHrCH)|—(OCHrCH)-—OH -16 訂-— ^-------線j (II), 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) 486494 A8 B8 , C8 D8六、申請專利範圍 其中 Q 代表C2-C2G烷基, R1和R2,彼此獨立,代表氳或CrC2G烴基, 1和η彼此獨立,代表從0至40之數值,以及 y 代表一個從2至6的整數。 其藉以每1莫耳(Π)之5·10·4至0·6莫耳(I )之比例混合(I ) 與(Π),及在100至150°C下加熱該混合物持續0.5至10小 時。 2. 根據申請專利範圍第1項之方法,其中所用的二金屬性 氧基烷氧化物是這些]^!代表鋅和M2代表鋁、X是數 、 值3和R代表正-和異丙基以及正-丁基的二金屬性//- 氧基烷氧化物。 3。 根據申請專利範圍第1項之方法,其中所用式(II)之羥基 化合物是這些官能度-2和平均分子量為90至6000的 經基化合物。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -17- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) 90. 11. 2,000
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