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高活性聚醚多元醇的制备及应用
随着人们生活质量的提升,对环保产生了更多的关注,汽车行业逐渐开始运用聚氨酯材料来进行生产,以满足环保需求,改善车内空气质量。聚氨酯材料的主要材料为聚醚物质,其中聚醚多元醇的应用发挥了有效的作用,运用该物质可降低气味,同时可使泡沫产品的生产能够达到健康环保的要求。因此,应对聚醚多元醇制备进行分析,并且对其制备进行优化,使更多领域的生产得到有效支持。
1催化剂应用现状
在传统的聚醚多元醇制备中,使用KOH催化剂,这种方式在应用中存在一些问题,第一,聚醚多元醇相对分子质量宽。第二,PO在碱性条件下会产生异构化副反应并且形成烯丙醇,会使PO聚合,并且会形成低相对分子质量单醇,导致官能度降低。利用不饱和的聚醚多元醇进行PU制备的使,单醇可发挥出链终止剂的作用,使PU相对分子质量及交联密度受到了影响,其中双键会产生内增塑剂的作用,影响了产品的性能。为了使该问题得到改善,需要对工艺进行优化。可采用物理方式从不饱和度比较高的聚醚多元醇中去除不饱和成分等,比如超滤法、萃取法等。还可使用化学方式将不饱和端基转化为羟基,或者借助改变聚合形式的方法来改变其结构,可使不饱和度降低。而这些方法在实际应用中还需进一步改善,由于物理方法应用所需的设备成本高,溶剂量大,经济性达不到要求。运用化学方法进行端基转化的时候,可能会使新杂质引入到其中,导致羟值发生变化。利用改变聚合方式的工艺需要借助偶联法,使聚醚多元醇的相对分子质量变宽,对成本产生了影响。因此需要对工艺手段进行全面优化。
2高分子量高活性聚醚多元酵的制备
在制备中,可在高压反应釜中加入甘油及磷腈催化剂,使用氮气来置换釜内的空气,并且抽真空升温,并且进行计时。经过1h置换在负压条件下加入配方量PO1进行反应,并且对压力进行适当的控制。在分子量达到了1500的时候,停止进料,经过1h的老化反应后脱除剩余的PO。接下来可加入磷腈催化剂,借助氮气来置换釜内的空气,抽真空升温到105℃。在正压条件下滴加配方量EO使其发生封端反应,完成滴加后老化反应2H,将剩余的EO脱除。完成后降温到90℃,再加入酸式硅酸镁,搅拌后升温到115℃,再抽真空脱水一段时间,将其中杂质过滤出去可得到聚醚多元醇。
3封端技术
3.1再催化封端法
在催化封端法是在包括DMC催化就的粗聚醚中添加可使催化剂失活的处理剂来达到目的,例如碱金属氰化物或者碱金属氨化物等,可使催化剂失活,之后在脱除催化剂的情况下加入碱催化剂,使用EO来进行封端。当前,再催化封端法可通过DMC催化剂来实现对高活性聚醚多元醇的生产制备,可获得伯羟基含量较高的聚醚多元醇,但是工艺比较复杂,无法实现聚醚多元醇的连续生产。可采用该方式,在包括DMC催化剂的粗聚醚中加入用碱催化剂制备与相对分子质量相近的聚醚多元醇,并且利用碱催化剂来达到催化剂失活的效果,使用EO进行封端。该方式可使催化剂及添加处理剂的步骤得到简化,使工艺半连续化生产顺利进行,但是可能会使不饱和度提高。
3.2直接封端法
使用直接封端的方式不需要进行催化剂失活处理,其中包括了混合环氧单体封端法、极性溶剂封端法等方法,当前在DMC催化剂生产高活性聚醚多元醇的工艺中没有实现直接封端,多为半间歇、半连续封端工艺技术,应用该方式比较简单,可实现连续化生产。但是该技术伯羟基含量不高,使用EO混合单体封端法的时候,要想获得较高的伯羟基含量,需要使用较多的EO,采用该方式来进行制备会使产品发生收缩的情况。
4高活性聚醚多元醇的应用
4.1在PU软质大块泡沫中的应用
研究者通过对聚醚多元醇工艺的优化,使用3B催化剂来将PO与不饱和度不超过0.05的聚醚之间聚合得到不饱和度小于0.05,伯羟基摩尔分数超过70%的高活性聚醚多元醇,使用这种聚醚多元醇来制备PU泡沫可使其物性加强,并且使其具备良好的耐水性及耐热性特点。在实际应用中,需要使用CsOH催化剂将PO、甘油聚合,可得到甘油–PO聚醚,之后使用3B催化剂来使PO聚合制备得到羟值为56mg/g的聚醚多元醇。之后利用水、三乙烯二胺–二丙二醇混合物以及二甲基硅氧烷类匀泡剂进行混合,将其作为A组。在B组中,使用甲苯二异氰酸酯,将两组在25℃、15MPa条件下混合,之后倒入到Al制发泡箱之中使其发泡,制作成PU大块软泡。根据泡沫物的标准进行分析,制备得到的产品可达到实际要求。
4.2在PU弹性体中的应用
研究人员通过对高活性聚醚多元醇制备PU弹性体的技术的优化,可使得到的PU弹性体的力学性能加强。应用162gMillionateMT、412g前述S1聚醚、26g乙二醇、1390gDMF,经过反应后使异氰酸酯充分消耗,将得到的PU树枝溶液涂抹在玻璃板上,在60℃调节下进行加热,可得到PU弹性体。通过对弹性体的性质的分析可知其物性为拉伸断裂强度17.0MPa;断裂伸长率190%,与其他方式制备得到产品进行比较,其具有更好的性能。其他研究者也对相应工作进行改善,利用KOH催化剂来引起PO在甘油上聚合制成的x=280mg/g的甘油–PO聚醚作起始剂,使用3B催化剂来引起PO聚合,可得到x=33.5mg/g、Mn=5025、伯羟基摩尔分数为70%的聚醚多元醇。在实际应用中可加入162gMillionateMT、690gA1、26g乙二醇、1390gDMF,对得到PU树脂溶液进行处理,检测得到PU弹性体的性能,可发现其性能得到了改善。
结语
在聚醚多元醇制备工艺中,为了加强制备的效果,应对高活性聚醚多元醇制备工艺进行优化,通过对其制备过程的改善,能够在实际应用中发挥出更好的性能。该技术在PU软质大块泡沫以及PU弹性体等制备中发挥了优势,因此应进行不断地优化。