一种植物油多元醇及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种植物油多元醇及其制备方法和应用，所述方法包括以下步骤：(1)将双氧水、有机酸、催化剂和稳定剂制成的混合液与植物油同时泵入微通道模块化反应装置的第一微结构反应器中反应，得到反应流出液；(2)将甘油和氢氧化钾制成的混合液与环氧芳香烃分别同时泵入微通道模块化反应装置的第二微结构反应器中反应，得到反应流出液；(3)将步骤(1)得到的反应流出液与步骤(2)得到的反应流出液分别同时泵入微通道模块化反应装置的第三微结构反应器中反应，得到植物油多元醇。本发明专利技术制备得到的植物油多元醇结构新颖，羟值较高且分布均匀，粘度较低，可完全替代传统石化多元醇应用于聚氨酯泡沫材料的制备。

【技术实现步骤摘要】
一种植物油多元醇及其制备方法和应用
本专利技术属于化工材料及其生产
，具体涉及一种植物油多元醇及其制备方法和应用，且本专利技术合成的植物油多元醇适用于制备聚氨酯材料。
技术介绍
聚氨酯是由异氰酸酯和多元醇反应而制成的一种具有氨基甲酸酯链段重复单元结构，广泛用于泡沫塑料、表面涂料、粘合剂、密封剂和复合剂材料等领域。聚氨酯材料性能优异，用途广泛制品种类多，其中以聚氨酯泡沫塑料用途最为广泛。目前，石化燃料资源的消耗和对环境问题的日益关注迫使全球研究人员使用植物油制备聚氨酯。植物油多元醇主要应用于制备聚氨酯领域，其制备的植物油基聚氨酯材料完全符合环境保护的要求；并且由于植物油的主要成分脂肪酸甘油酯的疏水性，植物油基聚氨酯材料具有优异的理化性能，特别是具备更好的疏水性和热稳定性。因此植物油多元醇及其聚氨酯材料得到了迅速的发展。植物油多元醇是重要的可再生资源，能够与异氰酸酯类化合物反应生成聚氨酯，是石油基多元醇的良好代替原料。近年来合成植物油多元醇的方法主要有：1)将植物油与多元醇进行醇解反应，生成多羟基化合物；2)利用臭氧氧化植物油中的不饱和双键，生成带有端位羟基的多羟基化合物；3)将植物油氧化为环氧植物油，然后通过水解、加氢、甲酯化或卤化等处理生成多羟基化合物。上述的合成植物油多元醇的方法中，方法1)和方法3)采用较多。CN1837180A和CN101139252A分别以菜籽油和小桐子油为主要原料，经醇解/环氧化/开环三步反应制得植物油多元醇。CN10106016A以橡胶籽油为主要原料，经环氧化/开环两步反应制得植物油多元醇。CN1907944A直接以环氧菜籽油为主要原料经开环/醇解两步反应制得植物油多元醇。CN101659627A由环氧植物油与二醇胺同时发生环氧基开环反应和酯基酰胺化反应，制得植物油多元醇。以上专利制得的植物油多元醇主要基于环氧基开环，均通过间歇式反应釜进行反应，主要存在以下弊端：1)反应时间长；2)能耗较高；3)设备自控水平低；4)交联副反应导致产品羟值低，粘度大。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种植物油多元醇，其结构新颖，羟值高，粘度低，可完全替代石化多元醇应用于聚氨酯泡沫材料领域的植物油多元醇。本专利技术的另一个目的是提供所述植物油多元醇的制备方法，该方法操作简单，产品无需后处理。本专利技术的最后一个目的是提供所述植物油多元醇的应用。为实现上述目的，本专利技术技术方案如下：一种植物油多元醇的制备方法，包括以下步骤：(1)将双氧水、有机酸、催化剂和稳定剂制成的混合液与植物油同时泵入微通道模块化反应装置的第一微结构反应器中反应，得到反应流出液；(2)将甘油和氢氧化钾制成的混合液与环氧芳香烃同时泵入微通道模块化反应装置的第二微结构反应器中反应，得到反应流出液；(3)将步骤(1)得到的反应流出液与步骤(2)得到的反应流出液分别同时泵入微通道模块化反应装置的第三微结构反应器中反应，得到植物油多元醇。优选地，所述植物油多元醇的制备方法，包括以下步骤：(1)将双氧水、有机酸、催化剂和稳定剂制成的混合液与植物油分别同时泵入微通道模块化反应装置的第一微混合器，充分混合后流入微通道模块化反应装置的第一微结构反应器中反应，得到反应流出液；(2)将甘油和氢氧化钾制成的混合液与环氧芳香烃分别同时泵入微通道模块化反应装置的第二微混合器，充分混合后流入微通道模块化反应装置的第二微结构反应器中反应，得到反应流出液；(3)将步骤(1)得到的反应流出液与步骤(2)得到的反应流出液分别同时泵入微通道模块化反应装置的第三微混合器，充分混合后流入微通道模块化反应装置的第三微结构反应器中反应，得到植物油多元醇。步骤(1)中，所述双氧水的浓度为25～35wt％，优选为30wt％。所述的有机酸为甲酸或乙酸，所述的催化剂为硫酸或磷酸，优选为硫酸，所述的稳定剂为乙二胺四乙酸(EDTA)，所述的植物油为橄榄油、花生油、菜籽油、棉籽油、大豆油、棕榈油、芝麻油、葵花油、亚麻油、桐油、红花油、米糠油、玉米油和茶油中的至少一种，优选为大豆油或菜籽油。植物油双键、双氧水(以过氧化氢计)、有机酸、催化剂(以溶质计)和稳定剂的摩尔比为1：(6～20)：(6～20)：(0.02～0.4)：(0.006～0.2)，优选为1：(11～15)：(11～15)：(0.2～0.3)：(0.01～0.015)。步骤(1)中，第一微结构反应器中的反应温度为60～130℃，优选为90℃，反应停留时间为5～10分钟，优选为8分钟，第一微结构反应器的体积为17-69mL，所述双氧水、有机酸、催化剂和稳定剂制成的混合液泵入微通道模块化反应装置的流速为2.94-5.87mL/min，优选为4.7mL/min，所述植物油泵入微通道模块化反应装置的流速为0.5-1.0mL/min，优选为0.8mL/min。步骤(2)中，所述的环氧芳香烃为氧化苯乙烯、2-(2-甲基苯基)环氧乙烷、2-(3-甲基苯基)环氧乙烷、4-乙烯基甲苯氧化物或3,5-二甲基苯乙烯氧化物，优选为氧化苯乙烯。环氧芳香烃与甘油的摩尔比为1：(0.9～1.1)，氢氧化钾与甘油的质量比为1.2～2.2％，优选为1.5～1.8％。步骤(2)中，第二微结构反应器中的反应温度为100～150℃，反应停留时间为4～10分钟，第二微结构反应器的体积为17-84mL，所述甘油和氢氧化钾制成的混合液泵入微通道模块化反应装置的流速为2.19-4.38mL，优选为3.5ml/min，所述环氧芳香烃泵入微通道模块化反应装置的流速为2.0-4.0mL，优选为3.2mL/min。步骤(3)中，第三微结构反应器中的反应温度为70～100℃，优选为85℃，反应停留时间为6～10分钟，优选为8分钟，第三微结构反应器的体积为34-153mL，环氧植物油中的环氧基与多羟基化合物的摩尔比为1：(1.5～4.5)。步骤(3)中，将第三微结构反应器中的反应流出液分液，收集油相产物即得植物油多元醇。所述微通道模块化反应装置包括通过管道依次顺序连接的第一微混合器、第一微结构热交换器、第一管状温度控制模块和第一微结构反应器、第三微混合器、第三微结构热交换器、第三管状温度控制模块和第三微结构反应器，第二微混合器、第二微结构热交换器、第二管状温度控制模块和第二微结构反应器通过管道依次顺序连接，第二微结构反应器的出料口与第一微结构反应器的出料口并联连接至第三微混合器的进料口。反应原料通过精确且低脉动的泵输入微混合器及其之后的设备中。优选地，所述微通道模块化反应装置还包括油水分离器和接收器，第三微结构反应器的出料口、油水分离器和接收器依次顺序连接。所述第一微混合器、第二微混合器、第三微混合器的型号为slitplatemixerLH25。所述第一微结构热交换器、第二微结构热交换器、第三微结构热交换器的型号为coaxialheatexchanger。所述第一管状温度控制模块、第二管状温度控制模块、第三管状温度控制模块的作用为精确控制温度。所述第一微结构反应器、第二微结构反应器、第三微结构反应器的型号为meanderreactorHC、sandwichreactorHC、fixedbedmeanderreactorHC或哈氏合金微通道反应器。所述的方法制备得到的植物油多元醇。所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种植物油多元醇的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将双氧水、有机酸、催化剂和稳定剂制成的混合液与植物油同时泵入微通道模块化反应装置的第一微结构反应器中反应，得到反应流出液；(2)将甘油和氢氧化钾制成的混合液与环氧芳香烃同时泵入微通道模块化反应装置的第二微结构反应器中反应，得到反应流出液；(3)将步骤(1)得到的反应流出液与步骤(2)得到的反应流出液分别同时泵入微通道模块化反应装置的第三微结构反应器中反应，得到植物油多元醇。

【技术特征摘要】
1.一种植物油多元醇的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将双氧水、有机酸、催化剂和稳定剂制成的混合液与植物油同时泵入微通道模块化反应装置的第一微结构反应器中反应，得到反应流出液；(2)将甘油和氢氧化钾制成的混合液与环氧芳香烃同时泵入微通道模块化反应装置的第二微结构反应器中反应，得到反应流出液；(3)将步骤(1)得到的反应流出液与步骤(2)得到的反应流出液分别同时泵入微通道模块化反应装置的第三微结构反应器中反应，得到植物油多元醇。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述的有机酸为甲酸或乙酸，所述的催化剂为硫酸或磷酸，所述的稳定剂为乙二胺四乙酸，所述的植物油为橄榄油、花生油、菜籽油、棉籽油、大豆油、棕榈油、芝麻油、葵花油、亚麻油、桐油、红花油、米糠油、玉米油和茶油中的至少一种，植物油双键、双氧水、有机酸、催化剂和稳定剂的摩尔比为1：(6～20)：(6～20)：(0.02～0.4)：(0.006～0.2)。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，第一微结构反应器中的反应温度为60～130℃，反应停留时间为5～10分钟，第一微结构反应器的体积为17-69mL，所述双氧水、有机酸、催化剂和稳定剂制成的混合液泵入微通道模块化反应装置的流速为0.5-1.0mL/min，所述植物油泵入微通道模块化反应装置的流速为2.94-5.87mL/min。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，所述的环氧芳香烃为氧化苯乙烯、2-(2-甲基苯基)环氧乙烷、2-(3-甲基苯基...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭凯，方正，邱传虹，何伟，朱宁，胡欣，欧阳平凯，
申请(专利权)人：南京工业大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32