水性聚氨酯生产过程中萃取脱除溶剂的方法技术

本发明专利技术公开了一种水性聚氨酯生产过程中萃取脱除溶剂的方法，包含以下步骤：将萃取剂与未脱溶剂的聚氨酯乳液相接触，然后分别收集萃取相萃余相，即可获得脱除溶剂的聚氨酯乳液；所述的萃取剂包括C5～C30的正构或者异构烷烃，C5～C30的正构或者异构烯烃或者多烯烃，C5～C30的正构或者异构炔烃或者多炔烃，C5～C30的正构或者异构烯炔，或者上述物质的组合物。本发明专利技术聚合溶剂的萃取百分率大于99％，水性聚氨酯中聚合溶剂的残留量低于1％。本发明专利技术能够解决水性聚氨酯生产中脱溶过程能耗较高，产品质量不稳定的缺陷，便于工业化实施。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种，包含以下步骤：将萃取剂与未脱溶剂的聚氨酯乳液相接触，然后分别收集萃取相萃余相，即可获得脱除溶剂的聚氨酯乳液；所述的萃取剂包括C5～C30的正构或者异构烷烃，C5～C30的正构或者异构烯烃或者多烯烃，C5～C30的正构或者异构炔烃或者多炔烃，C5～C30的正构或者异构烯炔，或者上述物质的组合物。本专利技术聚合溶剂的萃取百分率大于99％，水性聚氨酯中聚合溶剂的残留量低于1％。本专利技术能够解决水性聚氨酯生产中脱溶过程能耗较高，产品质量不稳定的缺陷，便于工业化实施。【专利说明】
本专利技术涉及一种水性聚氨酯生产过程脱除溶剂方法。技术背景水性聚氨酯是将聚氨酯通过一定技术手段分散于水中形成的一种环保型聚氨酯产品，主要应用于胶黏剂、涂料以及合成革等诸多领域。水性聚氨酯相比油性聚氨酯体系而言不含有溶剂，或者含有极少量的溶剂，是典型的环保型产品。在水性聚氨酯的生产过程中，为了能够使预聚反应顺利进行，同时为了将预聚体在乳化过程顺利地分散于水中，通常需要向预聚体中加入丙酮、丁酮、N，N_ 二甲基甲酰胺等聚合溶剂以降低粘度。当向预聚体加水乳化完成后，需要把加入的溶剂从体系中脱除，达到产品水性化，完全不含有溶剂的目的。上述溶剂法作为业内公知的生产水性聚氨酯的方法，其基本流程如下:I)首先通过将异氰酸酯与聚合物多元醇以及小分子扩链剂进行反应，得到聚氨酯预聚体，在该过程中，需要加入聚合溶剂以降低预聚体的黏度从而有效控制反应过程，同时，对低粘度的预聚体进行加水乳化才能够获得良好的乳化效果和反应重复性，保证生产顺利进行。2)当预聚体合成完毕后，向预聚体中加水，在强剪切作用下，将预聚体分散于水中形成未脱溶的聚氨酯乳液。3)将乳化好的未脱溶的聚氨酯乳液通过蒸馏的方法脱除在预聚过程加入的聚合溶剂，得到不含溶剂的水性聚氨酯产品。4)蒸馏得到的聚合溶剂通过精馏等方法进行精制，可继续用于水性聚氨酯的生产。在上述业内公知的脱溶工艺中，蒸馏产生的聚合溶剂直接进入冷凝器进行冷凝，得到含有大量水的聚合溶剂溶液，脱除聚合溶剂的过程需要将加入的溶剂全部蒸发，由于气化潜热巨大，脱溶过程是生产水性聚氨酯中最耗能的步骤;另一方面，脱溶产生的聚合溶剂中含有大量水分，需要通过精馏进行精制，该过程的亦需要消耗大量的能量。在业内公知的脱溶过程中，需要对聚氨酯乳液进行加热，这会导致乳液稳定性变差，影响产品质量。对于温度耐受性较差的聚氨酯乳液，需要通过提高真空度等手段降低脱溶温度，亦会导致能耗身高，同时也存在超温产生废料的隐患。因此，迫切需要一种高效节能同时也能保证产品质量的脱除溶剂的方法。
技术实现思路
本专利技术目的是提供一种，以克服现有技术存在的缺陷。包含以下步骤:将萃取剂与未脱溶剂的聚氨酯乳液相接触，然后分别收集萃取相萃余相，即可获得脱除溶剂的聚氨酯乳液；所述的溶剂为丙酮、丁酮、N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、乙酸乙酯、乙酸丁酯、甲苯、四氢呋喃、氯仿，或者上述物质的组合物；所述的未脱溶剂的聚氨酯乳液，是一种聚氨酯乳胶粒子被聚合溶剂溶胀并分散于水中的乳液，这是一种业内公知的水性聚氨酯生产过程的中间产品。采用溶剂法生产水性聚氨酯都需要经历乳液脱溶这一操作步骤；本专利中所述的萃取剂的选择是比较困难的，满足萃取未脱溶乳液中聚合溶剂的萃取剂需要具有如下性质:I)不能溶解或者溶胀聚氨酯乳胶粒子，否则产品中会夹杂大量萃取剂，严重影响产品质量以及后续应用;2)在水中的溶解度必须很小，否则会导致水性聚氨酯中残留大量萃取剂，导致最终产品VOC超标，失去聚氨酯水性化的意义;3)与聚合使用的溶剂具有很好的相容性，这决定了操作的能耗和设备投入，不合适的萃取剂将会使生产成本大幅度提高，失去与蒸馏法脱溶的竞争力;4)与水之间具有较大的表面张力，不能在未脱溶的聚氨酯乳液中发生乳化，导致萃取剂无法从萃余相中分离;5)对聚氨酯乳液稳定性不能产生影响，否则会导致乳液破乳，直接产生废料;6)萃取剂必须与聚合溶剂不能反应且容易分离，否则会增加脱溶过程的成本，使本方法的竞争力下降。专利技术人发现，满足上述条件的萃取剂的范围很狭窄，包括C5?C30的正构或者异构烷烃，C5?C30的正构或者异构烯烃或者多烯烃，C5?C30的正构或者异构炔烃或者多炔烃，C5?C30的正构或者异构烯炔，或者上述物质的组合物能够满足要求；优选的，萃取剂为饱和经和不饱和经的混合物，重量比为1:99?99:1 ；优选的，所述未脱溶剂的聚氨酯乳液与所述萃取剂的重量比为1:0.1至1:100;优选的，萃取剂为正戊烷，所述未脱溶剂的聚氨酯乳液与所述萃取剂的重量比为:10:1?2;优选的，萃取剂为正十六烷和4-乙烯基-4-庚烯-2-炔的混合物，重量比为95?99:1;所述未脱溶剂的聚氨酯乳液与所述萃取剂的重量比为:10:1000?1200;优选的，萃取剂为正三十烷和正十八烯的混合物，重量比为1:95?99；所述未脱溶剂的聚氨酯乳液与所述萃取剂的重量比为:10:1000?1200;优选的，未脱溶剂的聚氨酯乳液中，各个组分的重量百分比如下:聚氨酯0.1 ?59.9%溶剂0.1?59.9%水40.0 ?99.8%;萃取操作的时间和温度也会对产品质量和投入产生影响，所述液-液萃取条件包括将所述未脱溶剂的聚氨酯乳液和所述萃取剂相混合约0.5分钟至约30分钟，操作温度为O?50°C。为了达到萃取后能够直接获取不含或者只含极少量聚合溶剂的合格水性聚氨酯产品的目的，萃取剂相与所述未脱溶聚氨酯乳液的接触在逆流萃取的条件下进行；优选的，所述的萃取操作在转盘塔中进行，包括如下步骤:将未脱溶剂的聚氨酯乳液降温至O?50°C，以10千克/分钟的速率从转盘萃取塔的上部通入，萃取剂降温至O?50°C，以I?1000千克/分钟的速率从转盘塔的下部通入，萃取塔温度同样保持在(TC，未脱溶剂的聚氨酯乳液的停留时间为0.5?30分钟，从转盘塔的底部收集萃余相，从转盘塔的顶部收集萃取相。本专利技术的方法，聚合溶剂的萃取百分率大于99%，水性聚氨酯中聚合溶剂的残留量低于1%。术语“萃取百分率”的定义如下:由萃取剂萃取出的聚合溶剂占未脱溶乳液中聚合溶剂的百分比。水性聚氨酯中聚合溶剂的残留量指的是重量百分比；本专利技术能够解决水性聚氨酯生产中脱溶过程能耗较高，产品质量不稳定的缺陷，操作简单，便于工业化实施。【具体实施方式】为了更好地理解本专利技术，下面结合实施例对本专利技术做进一步说明，但本专利技术的实施方式不限于此。实施例1未脱溶剂的聚氨酯乳液的组分和含量:(重量)聚氨酯0.1%,溶剂0.1%,水 99.8%；溶剂为丙酮;萃取剂为正戊烷；将未脱溶剂的聚氨酯乳液降温至(TC，以10千克/分钟的速率从一转盘萃取塔的上部通入，萃取剂正戊烷降温至(TC，以I千克/分钟的速率从转盘塔的下部通入，萃取塔温度同样保持在(TC，未脱溶剂的聚氨酯乳液的停留时间为0.5分钟，从转盘塔的底部收集萃余相，从转盘塔的顶部收集萃取相，聚合溶剂的萃取百分率大于99%，水性聚氨酯中聚合溶剂的残留量低于I %。实施例2未脱溶剂的聚氨酯乳液的组分和含量:(重量)聚氨酯0.1%，溶剂59.9%，水40%；溶剂为丁酮;萃取剂为正三十烷和正十八烯的混合物，重量比为1:99;将未脱溶剂的聚氨酯乳液降温至50°C，本文档来自技高网...

【技术保护点】
水性聚氨酯生产过程脱除溶剂的方法，其特征在于，包含以下步骤：将萃取剂与未脱溶剂的聚氨酯乳液相接触，然后分别收集萃取相萃余相，即可获得脱除溶剂的聚氨酯乳液；所述的萃取剂包括C5～C30的正构或者异构烷烃，C5～C30的正构或者异构烯烃或者多烯烃，C5～C30的正构或者异构炔烃或者多炔烃，C5～C30的正构或者异构烯炔，或者上述物质的组合物。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：尚玥，蒋红梅，马宁，潘利军，唐劲松，
申请(专利权)人：上海华峰材料科技研究院有限合伙，
类型：发明
国别省市：上海;31