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，将环氧植物油和酸性催化剂混合到第一混合液；2

【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


[0001]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。

技术介绍

[0002]植物油多元醇的开发被认为是生物基材料发展的有效途径，其作为生物基聚氨酯材料重要的单体，是以植物油为原料经过化学修饰的分子结构衍生获得，是重要的可再生资源，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。科研学者对该领域进行了大量研究，主要合成植物油多元醇的方法主要有：1)利用甘油三酯的基本母核，将植物油与多元醇进行醇解反应，生成多羟基化合物，该方案可以获得高官能度多元醇单体，但羟基分布不均一且不可控，限制了其应用；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，该方案可获得高活性端羟基，然而原子经济性差且官能度较低，也极大限制了其下游应用；3)将植物油氧化为环氧植物油，然后通过开环等反应生成多羟基化合物，该方案原子经济性高，且具有灵活性、结构可控性及分子多样性的优势，成为目前开发生物基多元醇的主要方法。
[0003]聚酯多元醇形成的聚氨酯产品在力学强度上优于聚醚多元醇形成的聚氨酯产品，可能的原因是多元醇中的酯基与异氰酸酯中氨的形成的氢键而产生的潜在的作用。此外，为了增强聚酯/聚醚多元醇的刚性，可以在开环试剂中引入刚性基团，前期实验发现，引入苯基、吡啶基团可能造成产品硬度增加，但韧性降低，引入环烷烃，则可以使强度提高同时韧性保持。在目前针对植物油组分不单一，构效关系不明晰的情况下，仅能通过反应过程控制和宏观指标调控进行多元醇产品的品质控制，因此，尽可能通过过程控制进行产品均一性的掌控，对多元醇新产品开发和下游应用具有重要作用。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种植物油多元醇及其制备方法，提高聚酯多元醇下游产品的力学性能，同时又兼具刚性和韧性的品质。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术公开了一种植物油多元醇的制备方法，包括如下步骤：
[0006](1)将环氧植物油和酸性催化剂混合到第一混合液；2
‑
羟基二元酸酯溶于有机溶剂得到第二混合液；
[0007](2)将第一混合液和第二混合液分别同时泵入微通道反应装置的第一微反应器中进行开环反应得第一反应液；
[0008](3)将环烃甲醇溶于有机溶剂所得的第三混合液，和步骤(2)第一反应液流入微通道反应装置的第二微反应器中继续进行开环反应得第二反应液；
[0009](4)收集第二反应液，经后处理即得。
[0010]其中，所述的环氧植物油为环氧橄榄油、环氧花生油、环氧菜籽油、环氧棉籽油、环氧大豆油、环氧椰子油、环氧棕榈油、环氧芝麻油、环氧玉米油、环氧葵花籽油中的任意一种
或几种的组合，优选环氧大豆油、环氧棉籽油；
[0011]所述的酸性催化剂为氟硼酸、浓硫酸、对甲苯磺酸、甲磺酸、苯磺酸中的任意一种或几种的组合，优选氟硼酸；
[0012]所述的2
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羟基二元酸酯为2
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羟基丙二酸二甲酯、2
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羟基丙二酸二乙酯、2
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羟基丁二酸二甲酯、2
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羟基丁二酸二乙酯、2
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羟基戊二酸二甲酯和2
‑
羟基戊二酸二乙酯；
[0013]所述的有机溶剂为乙酸乙酯、二氯甲烷、二氯乙烷、氯仿、正己烷、四氢呋喃、1,4
‑
二氧六环、四氯化碳、甲苯、二甲苯的任意一种或几种的组合，优选乙酸乙酯、二氯甲烷；
[0014]所述的环烃甲醇为环丙基甲醇、环丁基甲醇、环戊基甲醇、环己基甲醇的任意一种或几种的组合。
[0015]具体的，步骤(1)中，第一混合中酸性催化剂与环氧植物油的质量百分比为0.02％～0.1％：1。
[0016]具体的，第二混合液中2
‑
羟基二元酸酯与有机溶剂的质量体积比为1：0.5～2。
[0017]步骤(2)中，环氧植物油中环氧基团与2
‑
羟基二元酸酯的反应摩尔比为1：0.7～0.9。
[0018]具体的，步骤(3)中，第三混合液中环烃甲醇与有机溶剂的质量体积比为1：1～4。
[0019]具体的，步骤(3)中，环氧植物油中环氧基团与环烃甲醇的摩尔比为1：0.2～1.0。
[0020]具体的，所述的微通道反应装置包括第一进料泵、第二进料泵、第三进料泵、微反应管道、第一微混合器、第二微混合器、第一微反应器、第二微反应器以及接收器；第一进料泵与第二进料泵连接到第一微混合器；第一反应液和第三进料泵连接到第二微混合器；其中微混合器、微反应器和接收器均依次通过管道串联。
[0021]其中，所述的微混合器为常规的Y型混合器或T型混合器；所述的微反应器的型号为Vapotech，采用了微结构热交换器coaxial heat exchanger。
[0022]具体地，第一微反应器和第二微反应器的体积为5mL～20mL；两次开环反应的反应温度均为60～120℃，反应时间均为3～15min。
[0023]其中，对微反应器的反应流出液进行分液，有机相酸中和，分液，干燥，旋蒸，即得到植物油多元醇。
[0024]上述制备方法制备得到的植物油多元醇也在本专利技术的保护范围之内。
[0025]进一步地，本专利技术还要求保护上述植物油多元醇在制备聚氨酯涂料中的应用。
[0026]有益效果：
[0027](1)本专利技术采用具有多酯基含羟基结构的开环试剂作为第一开环试剂，通过过程控制完成大多数易反应的环氧基的开环反应，再采用含有环烷烃基团且为高活性的伯醇对残余的反应活性较弱的环氧基进行开环反应，得到环氧值接近0的一类植物油多元醇产品。为了避免开环反应中生成的仲羟基和其它环氧基团进行非选择性开环而产生的交联副反应，专利技术人采用微反应技术，选用微通道反应装置作为反应设备，进一步的控制开环基团。制备得到的植物油多元醇中引入多酯基基团，同时引入了环烃，增加了聚氨酯材料的机械性能同时保持了聚氨酯产品的韧性。
[0028](2)本专利技术采用特定两类开环试剂串联反应，制备得到的植物油多元醇结构新颖，该多元醇适中且分布均匀，粘度较低，可替代传统的石化多元醇，通过本专利技术制备的植物油多元醇来制备聚氨酯涂料，性能得到显著提高。
附图说明
[0029]下面结合附图和具体实施方式对本专利技术做更进一步的具体说明，本专利技术的上述和/或其他方面的优点将会变得更加清楚。
[0030]图1为本专利技术采用的微通道反应装置示意图。
具体实施方式
[0031]根据下述实施例，可以更好地理解本专利技术。然而，本领域的技术人员容易理解，实施例所描述的内容仅用于说明本专利技术，而不应当也不会限制权利要求书中所详细描述的本专利技术。
[0032]本专利技术对所制备的植物油多元醇和聚氨酯材料的相关测定方法如下：
[0033](1)根据GB/T 12008.本文档来自技高网...

【技术保护点】

【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，包括如下步骤：(1)将环氧植物油和酸性催化剂混合到第一混合液；2
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羟基二元酸酯溶于有机溶剂得到第二混合液；(2)将第一混合液和第二混合液分别同时泵入微通道反应装置的第一微反应器中进行开环反应得第一反应液；(3)将环烃甲醇溶于有机溶剂所得的第三混合液，和步骤(2)第一反应液流入微通道反应装置的第二微反应器中继续进行开环反应得第二反应液；(4)收集第二反应液，经后处理即得。2.根据权利要求1所述的植物油多元醇的制备方法，其特征在于，所述的环氧植物油为环氧橄榄油、环氧花生油、环氧菜籽油、环氧棉籽油、环氧大豆油、环氧椰子油、环氧棕榈油、环氧芝麻油、环氧玉米油、环氧葵花籽油中的任意一种或几种的组合；所述的酸性催化剂为氟硼酸、浓硫酸、对甲苯磺酸、甲磺酸、苯磺酸中的任意一种或几种的组合；所述的2
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羟基二元酸酯为2
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羟基丙二酸二甲酯、2
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羟基丙二酸二乙酯、2
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羟基丁二酸二甲酯、2
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羟基丁二酸二乙酯、2
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羟基戊二酸二甲酯和2
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羟基戊二酸二乙酯；所述的有机溶剂为乙酸乙酯、二氯甲烷、二氯乙烷、氯仿、正己烷、四氢呋喃、1,4
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【专利技术属性】
技术研发人员：陶俊杰，郭凯，方正，陶惠新，李玉光，陶铸，姜云，
申请(专利权)人：张家港市飞航科技有限公司，
类型：发明
国别省市：