[发明专利]制备天然油羟化物的方法

说明书

已知我们，罗宁(Ning Luo)，City of Fayetteville，Countryof Washington，State of Arkanasas的居民，中华人民共和国的公民，和Trevor Newbold，Freeport，Grand Bahamas的居民，The Bahamas的公民发明了一种新的且有用的方法：制备天然油羟化物的方法，本说明书中将详细地描述该发明。

本申请要求2007年4月10日提交的美国临时申请60/925034和2008年4月14日提交的美国实用新型申请12/082808的优先权。

技术领域

本发明涉及制备天然油羟化物的方法，所述方法包括使分子量小于175道尔顿的含羟基的氨基化合物与植物油衍生的多羟基化合物反应。本申请要求2007年4月18日提交的美国临时专利申请序列号60/925034的优先权。

发明背景

天然油衍生的多羟基化合物被视为石油基多羟基化合物的替代品以供在聚氨酯工业中使用制备聚氨酯材料。为了制备聚氨酯材料，需要质子活化的基团，例如羟基与异氰酸酯基反应，导致氨基甲酸乙酯键。遗憾的是，除了蓖麻油以外的几乎所有的商业植物油在饱和与不饱和脂肪酸的三酰基甘油结构内不含羟基。然而，蓖麻油的供应有限，因为它生长在有限的地理区域内。

需要化学引入羟基到植物油的三酰基甘油上以供在聚氨酯工业中使用。

聚氨酯是具有宽的性能范围的一组聚合物材料，这使得这些材料在人类的日常生活中广泛地使用。例如，在家具、衣服、机动车、地毯和泡沫体、弹性体、涂层、粘合剂、密封剂和复合材料形式的许多更多的应用中使用聚氨酯。

在Casper等人于2004年8月23日提交的美国专利申请序列号10/924332中要求保护由植物油生产多羟基化合物的简单经济的工艺。该方法是使用乙酸和过氧化氢的“一釜”法，以氧化三酰基甘油结构中的不饱和脂肪酸的双键，从而形成环氧基，然后在升高的温度下用乙酸就地进行这些环氧基的开环。采用乙酸使环氧基开环生成羟基和同时在C18-C22脂肪酸碳链的C9、C12或C15位置处生成相邻的乙酸酯基。由于在脂肪酸链中间附近生成羟基，因此这一羟基是仲羟基。

在这一方法中不需要额外的催化剂。在这一方法中同样不使用无机酸。由这一方法生产的最终多羟基化合物由三酰基甘油结构作为基本单元组成，但它们的一部分可连接在一起，以便这些二聚体或更高的低聚三酰基甘油单元导致得到平均分子量与未羟化的起始三酰基甘油相比高约2倍的多羟基化合物。

在由这一方法生产的多羟基化合物的三酰基甘油单元中，官能团，例如羟基、乙酸酯基和碳碳双键存在于最终的结构单元内。由以上提及的专利申请生产的多羟基化合物的物理化学特征是：羟值69-195mg KOH/g，在25℃下的粘度为119-35000cP，碘值为5-15cgI₂/g，分子量为1600-2200道尔顿，水溶解度小于0.004％wt/wt，冻点1-8℃，酸值小于1.0mg KOH/g，羟基官能度为2-7，没有残留的过氧化物，且没有无机酸。其分子量是采用GPC，使用窄分子量分布的聚苯乙烯作为标准物测量的数均分子量。分子量分布的存在是天然油来源固有的。由这一待审查的专利的工艺合成的多羟基化合物典型地是天然油多羟基化合物，且它们以商品名商购于BioBasedTechnologies，LLC，Rogers，Arkansas。

Monteavaro等人在Monteavaro，L.L.；da Silva，E.O.；Costa，A.P.O.；Samios，D.；Gerbase，A.E.；Petzhold，C.“Polyurethane Networks from Formiated Soy Polyols：Synthesisand Mechanical Characterization(由甲酰化的大豆多羟基化合物得到的聚氨酯网络：合成与力学特征)”，JAOCS(2005)，82：365-371(2005)中公开了在植物油的双键上，使用甲酸和过氧化氢，采用一步合成法制备大豆多羟基化合物(3/1.5/1)。