具有催化活性的聚醚多元醇的制备方法技术

本发明专利技术属于聚氨酯领域。聚氨酯常用催化剂在泡沫制备后，渗透、迁移到环境，特别是胺类催化剂易产生刺激气味，且严重影响健康。本发明专利技术步骤：按质量比２０～４５∶０．１～１．５将多元醇或胺类化合物的起始剂和碱金属催化剂加入充氮气的反应釜中，升温至６０～１５０℃；通入部分氧化烯烃，温度７０～１３０℃，压力０．２～０．８ＭＰａ，聚合１～６小时；加入剩余氧化烯烃，温度９０～１３０℃，压力０．２～０．８ＭＰａ，反应３～１０小时后出料；碱金属催化剂和氧化烯烃质量比为０．１～１．５∶７９．９～５３．５；经中和、吸附、脱水、过滤后得到用于硬泡具有催化活性聚醚多元醇。稍变动起始剂∶催化剂∶氧化烯烃质量比等可制备软泡具有催化活性聚醚多元醇。本发明专利技术降低叔胺类催化剂的用量，改善叔胺类催化剂挥发而带来的刺激性气味，泡沫性能及熟化程度可达正常泡沫水平。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种聚氨酯原料及其应用，具体是涉及一种具有催化活性的聚醚多元醇及其应用。
技术介绍
聚氨酯是一种多功能的复合材料，产品形式包括泡沫塑料、弹性体、涂料、胶粘剂、纤维、皮革等；其中聚氨酯泡沫塑料约占聚氨酯材料总量的60％，全球总产量已突破1000万吨，且近年来每年以6-9％的速度快速发展，在国民经济的各个行业发挥着越来越重要的作用。聚氨酯泡沫塑料制备是以多异氰酸酯和低聚物多元醇为主原料，发泡剂、催化剂、硅油等小分子化合物也是发泡过程中必不可少的助剂，特别是催化剂，可以在很大范围内调节聚氨酯泡沫塑料的性能，以满足不同的使用需求。常用的催化剂分为叔胺和有机锡类化合物，由于绝大多数催化剂并不参与发泡反应，在泡沫制备完成后，这些小分子的催化剂便逐步的渗透、迁移到环境当中，特别是胺类催化剂容易产生刺激难闻的气味，同时此VOC排放严重影响人类健康，针对这个问题，很多的工作主要是集中在开发具有反应性的或者高分子量的催化剂上面，其主要目的是合成具有一定反应活性且难挥发的催化剂种类，在制备泡沫过程中，即起到催化反应的作用，又可避免挥发到环境当中。美国专利US4517313公开了利用二甲胺基丙胺和碳酸盐的反应产物作为聚氨酯泡沫塑料制备的催化剂，其目的是采用此种具有反应性的催化剂部分取代高挥发性催化剂三乙烯二胺的用量，但结果表明，由于催化活性较低，并不能达到预想的催化效果。 欧洲专利EP176013公开了以烷基胺基脲作为催化剂制备聚氨酯泡沫塑料，通过增加叔胺类催化剂的分子量以降低它们的挥发性，但实际发现，随着环境温度的提高，这种催化剂仍存在挥发的情况。美国专利US4122038采用单羟基叔胺催化剂N,N-二甲基乙醇胺基乙醇，欧洲专利EP747407用3-羟甲基-1-氮杂二环2，2，2]-辛烷作叔胺催化剂制备聚氨酯泡沫塑料，主要问题是这些催化剂都会随着反应的进行其活动能力逐步减弱，催化活性也随之降低，这就必须要通过提高催化剂的用量以弥补这一缺陷。 美国专利US4963399和欧洲专利EP488219在制备软质泡沫塑料过程中期望通过含有叔胺基的多元醇小分子化合物作为交联剂，以得到具有低挥发性的聚氨酯软质泡沫塑料，但往往需要数量较多的这种交联剂才可以起到理想的催化效果，导致泡沫塑料的交联密度增大，由此也严重影响了泡沫塑料的抗撕裂强度和断裂伸长率等力学性能，同时也容易引起发泡过程凝胶速度过快。美国专利US3838076公开了一种胺基封端的聚醚多元醇的制备，由于这种聚醚提供的胺基相比于羟基具有更高的反应活性，可适当减少胺类催化剂的用量，但实际问题是这种多元醇发发泡过程存在起发快难以控制、后熟化慢的问题，主要是因为随着反应进行端胺基数量逐步减少所致。美国陶氏公司在中国的专利CN1455791A公开了一种利用采用N,N-二甲基-三(羟甲基)-氨基甲烷、N-甲基-1,3-丙二胺、2-二甲氨基-2-甲基-1-丙醇等为起始剂制备具有催化活性聚醚多元醇及其泡沫塑料的制备方法，但采用此种方法制备的多元醇只可用于聚氨酯软质泡沫塑料的制备。
技术实现思路
对于本专利技术的目的是提供一种具有催化活性聚醚多元醇的制备方法，根据原料组成和聚合工艺的不同，可分别制备适合于软质和硬质聚氨酯泡沫塑料的具有催化活性的聚醚多元醇，利用该多元醇制备聚氨酯泡沫塑料时可显著降低具有挥发性的叔胺类催化剂的用量，改善对人体有害的VOC排放问题，特别对于要求在室内环境下使用聚氨酯泡沫塑料制品如保温板、汽车坐垫、沙发坐垫等，本专利技术具有显著的实际意义。实施本专利技术的技术方案是以多元醇或胺类化合物为起始剂，以碱金属离子为催化剂，在除氧后的反应釜中逐步加入氧化烯烃单体，控制适当的压力和温度，经过一定的时间逐步聚合而成。一种用于聚氨酯硬泡，其特征在于，包括以下步骤1)按照质量比20～45∶0.1～1.5将多元醇或胺类化合物任意组合的起始剂和碱金属催化剂加入抽真空后充有氮气的反应釜中，升温至60～150℃；2)通入部分氧化烯烃，控制反应温度70～130℃，压力0.2～0.8MPa，聚合时间1～6小时；3)加入剩余部分氧化烯烃，控制温度90～130℃，压力0.2～0.8Mpa，反应3～10小时后出料；上述碱金属催化剂和步骤2)和3)氧化烯烃总合质量比为0.1～1.5∶79.9～53.5；4)经过中和、吸附、脱水、过滤后得到本专利技术所述用于聚氨酯硬泡具有催化活性的聚醚多元醇。制备用于聚氨酯硬泡的具有催化活性的聚醚多元醇时，起始剂∶催化剂∶氧化烯烃质量比是21～40∶0.1～1.3∶78.9～58.7。制备用于聚氨酯硬泡具有催化活性的聚醚多元醇时，投氧化烯烃分两段进行，第一段即步骤2)反应2～5小时，第二段即步骤3)反应5～8小时。制备用于聚氨酯硬泡具有催化活性的聚醚多元醇时，投氧化烯烃分两段进行，第一段即步骤2)温度范围75～125℃，第二段即步骤3)温度范围95～120℃。一种用于聚氨酯软泡，其特征在于，包括以下步骤1)按照质量比1.0～5.0∶0.1～1.5将多元醇或胺类化合物的任意组合的起始剂和碱金属催化剂加入抽真空充有氮气的反应釜中，升温至60～150℃；2)通入部分氧化烯烃，控制反应温度70～130℃，压力0.2～0.8MPa，聚合时间7～16小时；3)加入剩余部分氧化烯烃，控制温度90～130℃，压力0.2～0.8Mpa，反应3～11小时后出料；碱金属催化剂和步骤2)和3)氧化烯烃总合质量比为0.1～1.5∶98.9～93.5；4)经过中和、吸附、脱水、过滤后得到本专利技术所述用于聚氨酯软泡具有催化活性的聚醚多元醇。制备用于聚氨酯软泡的具有催化活性的聚醚多元醇时，起始剂∶催化剂∶氧化烯烃质量比为1.1～3.5∶0.1～1.3∶98.8～95.2。制备用于聚氨酯软泡的具有催化活性的聚醚多元醇时，投氧化烯烃分两段进行，第一段即步骤2)反应8～17小时，第二段即步骤3)反应5～9小时。制备用于聚氨酯软泡和硬泡的具有催化活性的聚醚多元醇时，其特征在于，反应釜压力控制在压力范围0.3～0.6MPa。制备用于聚氨酯软泡和硬泡的具有催化活性的聚醚多元醇时，其特征在于，起始剂为多元醇或胺类化合物，其中多元醇包括乙二醇、二甘醇、丙二醇、丁二醇、新戊二醇、丙三醇、三甘醇、1,2,6-己三醇、三羟甲基丙烷、季戊四醇、木糖醇、山梨醇、甘露醇、蔗糖；胺类化合物包括甲苯二胺、苯胺、二苯胺、一异丙醇胺、二异丙醇胺、三异丙醇胺、二甲基乙醇胺、N-甲基二乙醇胺、一乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、乙二胺、二甲胺、二乙胺、二亚乙基三胺、异丙胺、正丁胺、二异丙胺。本专利技术的用于聚氨酯硬泡具有催化活性的聚醚多元醇与普通4110相比，显著的特点就是具有较高的催化活性，在配方中使用量为45％时，同样的泡沫即可降低80％左右的叔胺类催化剂用量，显著降低泡沫塑料的气味问题，同时泡沫性能及熟化程度可以达到正常泡沫水平。本专利技术的用于聚氨酯软泡具有催化活性的聚醚多元醇与普通330N相比，显著的特点就是具有较高的催化活性，在配方中使用量为60％时，同样的泡沫即可降低50％左右的叔胺类催化剂用量，可显著降低泡沫塑料的气味问题，同时泡沫性能及熟化程度可以达到正常泡沫水平。具体实施例方式以下的实例是对本专利技术的进一步说明，但本专利技术不限于下述本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有催化活性的聚醚多元醇的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：１）按照质量比２０～４５∶０．１～１．５将多元醇或胺类化合物任意组合的起始剂和碱金属催化剂加入抽真空后充有氮气的反应釜中，升温至６０～１５０℃；２）通入部分氧化烯烃，控制反应温度７０～１３０℃，压力０．２～０．８ＭＰａ，聚合时间１～６小时；３）加入剩余部分氧化烯烃，控制温度９０～１３０℃，压力０．２～０．８Ｍｐａ，反应３～１０小时后出料；上述碱金属催化剂和步骤２）和３）氧化烯烃总合质量比为０．１～１．５∶７９．９～５３．５；４）经过中和、吸附、脱水、过滤后得到本专利技术所述用于聚氨酯硬泡具有催化活性聚醚多元醇。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：朱吕民，
申请(专利权)人：江阴友邦化工有限公司，
类型：发明
国别省市：32[中国|江苏]