一种两端烷基封端PAG聚醚及其制备方法技术

本申请涉及一种两端烷基封端PAG聚醚及其制备方法。本申请的两端烷基封端PAG聚醚是以传统的PAG聚醚为基础聚醚，对其端羟基进行烷基封端得到的一类新型PAG聚醚。本文所述的两端烷基封端PAG聚醚具有优异的粘温性能和抗腐蚀性能以及更低的倾点和起泡性。在40℃运动粘度一致的情况下，用本文所述的两端烷基封端PAG聚醚复配的淬火液具有更优异的淬火性能。PAG聚醚复配的淬火液具有更优异的淬火性能。PAG聚醚复配的淬火液具有更优异的淬火性能。

【技术实现步骤摘要】
一种两端烷基封端PAG聚醚及其制备方法


[0001]本申请涉及有机合成和金属热处理领域，具体涉及一种两端烷基封端PAG聚醚及其制备方法。本申请还涉及包含该两端烷基封端PAG聚醚的淬火液及其制备方法。

技术介绍

[0002]聚烷撑二醇(PAG)是一种环氧乙烷和环氧丙烷的无规共聚物。基于聚烷撑二醇聚醚的淬火液是一种水基淬火液介质，具有环保、无毒、无烟、无臭、无腐蚀、不燃烧、抗老化、使用寿命长、冷却性能好、淬火带出量小、化学性能稳定好、成本低廉等优势。相对于常用的冷却介质水和油，PAG淬火液在金属热处理方面具有明显的优势。首先，PAG淬火液克服了水在低温时冷却速度过快，容易使金属工件内部产生应力，出现开裂、变形的问题；其次，相对于油类淬火液，PAG淬火液克服了油类淬火液在高温冷却速度慢，工件硬度低、淬火效果差的问题。基于PAG 淬火液的诸多优点，再加上国内外对环保要求愈来愈严，使得PAG淬火液成为目前国内外使用最普遍和效果最好的水基淬火液。
[0003]在金属淬火热处理过程中，淬火液的冷却速度和H值是聚合物淬火介质冷却性能的主要指标，改变聚合物结构、聚合物的浓度、介质温度以及搅拌速度等都会影响到淬火液的冷却性能。通常情况下，会根据不同金属工件特殊要求，在特定的条件下优先考虑选用淬火性能满足要求的聚合物，再对其它因素进行调整优化，以达到最佳的淬火效果。普遍的做法是通过ISO9950测试方法测得介质在300℃时的冷却速度来选择聚合物的类型。再依据表1聚合物淬火介质定级法，在保证淬硬层深度的前提下，为了确保钢不开裂、淬火过程更稳定，可以在满足淬火条件的基础上适当选择更低级别的介质。聚合物淬火介质定级法如下文的表1所示：
[0004]表1聚合物淬火介质定级法
[0005][0006]由于PAG淬火液的淬火性能可以通过调整PAG聚醚的结构以及其在淬火液中的浓度进行调整，所以PAG淬火液在金属淬火液中的应用范围很广，包括各种汽车工件、航空工业的铝合金和钛合金、合金钢锻模以及大转矩柴油机曲轴感应加热淬火等。其中，40～60级淬火液基本满足工模具钢工件的热处理要求，包括塑料模具钢大模块、碳素结构钢、碳素工具钢和易切削结构钢等。
[0007]虽然PAG聚醚淬火液在金属热处理中得到了广泛的应用，但其结构中端羟基的存在使其在应用中存在一定的局限性，比如：羟基增强了PAG聚醚之间的氢键作用力，提高了PAG聚醚的倾点；由于羟基具有很强的吸水性，降低了淬火液体系的抗腐蚀性；另外，端羟基的存在，使得PAG聚醚淬火液的抗氧化性、稳定性、淬火性能等受到一定影响。
[0008]为此，本领域持续需要开发一种可以改善PAG聚醚淬火液性能的新型PAG聚醚。

技术实现思路

[0009]本申请之目的首先在于提供一种两端烷基封端PAG聚醚，该两端烷基封端PAG 聚醚是以传统的PAG聚醚为基础聚醚，对其端羟基进行烷基封端得到的一类新型 PAG聚醚。
[0010]本申请之目的还在于提供一种如上所述的两端烷基封端PAG聚醚的制备方法。
[0011]为了解决上述技术问题，本申请提供下述技术方案。
[0012]在第一方面中，本申请提供一种两端烷基封端PAG聚醚的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
[0013]S1：在惰性气氛下且存在催化剂的情况下，使多元醇起始剂与第一部分的环氧乙烷和第一部分的环氧丙烷在120～130℃的反应温度、0～0.3Mpa的反应压力下进行无规共聚，得到第一两端烷基封端PAG聚醚中间体；
[0014]S2：在惰性气氛下且存在催化剂的情况下，使所述第一两端烷基封端PAG聚醚中间体与第二部分的环氧乙烷和第二部分的环氧丙烷在100～110℃的反应温度、0～0.1Mpa的反应压力下进行无规共聚，得到第二两端烷基封端PAG聚醚中间体；
[0015]S3：在惰性气氛下且存在催化剂和抗氧剂的情况下，使所述第二两端烷基封端 PAG聚醚中间体与碳原子数为4
‑
18的卤代烷烃在50
‑
55℃的反应温度下进行烷基化反应，得到所述两端烷基封端PAG聚醚。
[0016]在第一方面的一种实施方式中，所述多元醇起始剂为甘油、二甘醇、季戊四醇或者它们中一种或多种。
[0017]在第一方面的一种实施方式中，所述催化剂为碱性催化剂，优选地为碱金属氢化物、碱金属氢氧化物或者碱金属醇盐中的一种或多种。
[0018]在第一方面的一种实施方式中，所述抗氧剂为无水亚硫酸钠。
[0019]在第一方面的一种实施方式中，所述卤代烷烃中的卤素取代基为氟基团、氯基团、溴基团和碘基团中的一种或多种。
[0020]在第一方面的一种实施方式中，所述卤代烷烃中的烷烃为直链或支链烷烃。在一种具体实施方式中，所述卤代烷烃中的烷烃结构为正丁烷基、正戊烷基、正己烷基、正庚烷基、正辛烷基、正壬烷基、正癸烷基、正十一烷基、正十二烷基、正十二烷基、正十三烷基、正十四烷基、正十五烷基、正十六烷基、正十七烷基正十八烷基中的一种或多种。
[0021]在第一方面的一种实施方式中，所述第一部分的环氧乙烷与所述第二部分的环氧乙烷物质的量之和与所述第一部分的环氧丙烷与所述第二部分的环氧丙烷物质的量之和的比例为(3
‑
4)：1。
[0022]在第二方面中，本申请提供一种通过如第一方面所述的方法所制备的两端烷基封端PAG聚醚。
[0023]在第二方面的一种实施方式中，所述两端烷基封端PAG聚醚的数均分子量是 15000～30000，官能度是2～4，所述官能度为所有封端烷基的个数。
[0024]在第二方面的一种实施方式中，所述两端烷基封端PAG聚醚中所有的羟基被烷基封端的封端率大于99％，所述封端率＝(I1‑
I2)/I1，其中，I1是第二两端烷基封端 PAG聚醚中间体的羟值，I2是两端烷基封端PAG聚醚的羟值。
[0025]在第二方面的一种实施方式中，所述两端烷基封端PAG聚醚是清澈透明的液体。
[0026]与现有技术相比，本专利技术的积极效果在于本文所述的两端烷基封端PAG聚醚的运
动粘度对温度的敏感度低，具有优异的粘温性能。本文所述的两端烷基封端PAG 聚醚的低温流动性良好，具有更低的倾点。由于分子链段被烷基封端，本文所述的两端烷基封端PAG聚醚具有更低的起泡性。由于末端所有羟基被取代，降低了两端烷基封端PAG聚醚吸水性，提高本文所述的两端烷基封端PAG聚醚的抗腐蚀性能。此外，在40℃运动粘度一致的情况下，用本文所述的两端烷基封端PAG聚醚复配的淬火液具有更优异的淬火性能。当水基淬火液中两端烷基封端PAG聚醚占比 2～10％时，其淬火液在300℃时的冷却速度接近中速油，属于聚合物淬火介质定级法中的40～60级。
附图说明
[0027][0028]图1显示根据实施例1的两端烷基封端PAG聚醚的红外图谱。在图1中，横坐标为波数，单位为cm
‑1，纵坐标为透过率。
[0029]图2显示根本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种两端烷基封端PAG聚醚的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：S1：在惰性气氛下且存在催化剂的情况下，使多元醇起始剂与第一部分的环氧乙烷和第一部分的环氧丙烷在120～130℃的反应温度、0～0.3Mpa的反应压力下进行无规共聚，得到第一两端烷基封端PAG聚醚中间体；S2：在惰性气氛下且存在催化剂的情况下，使所述第一两端烷基封端PAG聚醚中间体与第二部分的环氧乙烷和第二部分的环氧丙烷在100～110℃的反应温度、0～0.1Mpa的反应压力下进行无规共聚，得到第二两端烷基封端PAG聚醚中间体；S3：在惰性气氛下且存在催化剂和抗氧剂的情况下，使所述第二两端烷基封端PAG聚醚中间体与碳原子数为4
‑
18的卤代烷烃在50
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55℃的反应温度下进行烷基化反应，得到所述两端烷基封端PAG聚醚。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述多元醇起始剂为甘油、二甘醇、季戊四醇或者它们中的一种或多种。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述催化剂为碱性催化剂，优选地为碱金属氢化物、碱金属氢氧化物或者碱金属醇盐中的一种或多种；所述抗氧剂为无水亚硫酸钠。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述卤代烷烃中的卤素取代基为氟基团、氯基团、溴基团和碘基团中的一种或多种；所述卤代烷烃中的烷烃为直链或支链烷烃。5.如权利要求4...

【专利技术属性】
技术研发人员：何志强，岳瑞丽，陆晨，陈骥，梅生富，
申请(专利权)人：上海东大化学有限公司，
类型：发明
国别省市：