[发明专利]一种膜分离精制聚醚多元醇的方法及其装置

说明书

技术领域

本发明涉及精制聚醚多元醇领域，特别是一种以双金属氰化络合物催化剂催化制备聚醚多元醇的精制方法及其装置。

背景技术

聚醚多元醇是由起始剂（含活泼性氢基团的化合物）与环氧乙烷、环氧丙烷、环氧丁烷等在催化剂存在下经加聚反应制得。目前制备高分子量聚醚多元醇采用的催化剂为双金属氰化络合物（DMC）催化剂，由DMC催化剂制得的聚醚多元醇具有不饱和度低、实际平均官能度接近理论值、分子量高、相对分子质量分布窄、固化速度快等特性，正是这些特性赋予了聚氨酯材料优异的性能及广泛的应用。

众所周知，合成低不饱和度聚醚多元醇所使用的DMC催化剂的用量较传统碱催化剂少很多，若只设计形成聚醚多元醇链节所需的DMC催化剂，则其用量仅仅是以聚醚多元醇计的20~40×10^-6。那么，以如此低的含量进行反应，对设备的要求，对反应条件的要求，以及对DMC催化剂的要求就及其严格。既要避免催化剂中毒，又要充分的混合以达到较快的反应速率。

当然，能够提高DMC的用量是最好的方法，一般以100~500×10^-6为宜，但是对聚醚成品的后处理就是必要的了，因为DMC是均匀分散于成品中，在长期的贮运过程中，会产生挥发性的物质，使多元醇产生刺激性气味。而且，当DMC含量高的聚醚多元醇与异氰酸酯反应制备聚氨酯时，会发生不希望的副反应，从而影响聚氨酯制品的性能，限制其广泛的应用。再者DMC的成本很高，若高含量的DMC残留在聚醚成品中不能分离回收，则会提高生产成本，经济效益变差。另外，环氧化物聚合主要是在单体的含取代基较少的碳原子上开环，因此制得的聚醚含有高的端仲羟基。而实际上，在生产聚氨酯制品时，端伯羟基与异氰酸酯的反应活性高，用端伯羟基聚醚多元醇合成的聚氨酯制品具有高弹性、吸能性、高承载性。得到端伯羟基聚醚多元醇的方法通常是对聚环氧丙烷多元醇进行环氧乙烷封端，而封端之前必须使DMC催化剂分离出去或是钝化。这可能是因为DMC催化剂的活化点上链增长速率大于链转移速率，造成环氧乙烷在部分活性端基上连续聚合，而不是整个聚醚体系均匀地被伯羟基封端。因此，需要一种高效的精制手段，净化聚醚多元醇，优化聚氨酯产品。

目前，国内外对聚醚多元醇的精制方法做了大量的研究，采取的方法主要是加处理剂于粗品中，使DMC催化剂形成沉淀等易分离组分，通过过滤等方法分离除去，必要时可加环氧乙烷进行封端得高活性聚醚多元醇。如早期美国通用轮胎橡胶公司在专利US4355188中提出在聚醚多元醇中加K、Na及其氢氧化物等碱性物质，使残存的DMC催化剂变成难溶物，再通过离子交换或中和过滤等后处理方法除去难溶物。后来，日本Asahi Glass公司先后在专利WO9007537、JP2265921、JP3088823、US4987271、JP3255126、JP3006620、JP3079628、JP3115430中提出使用各种碱性物质使DMC催化剂失活再过滤除去催化剂和多余处理剂的方法，使用的碱性物质包括碱金属醇化物、有机碱、碱金属化合物与酸式焦磷酸盐联用、pH缓冲溶液、碱金属化合物与有机酸联用、碱金属碳酸盐、碱金属三烷基硅烷酸盐、碱土金属氢化物或氢氧化物等。另外，美国阿科化学技术公司在专利US5248833中提出了同时使用C₁~C₆脂肪醇和有效量的螯合剂处理聚醚多元醇，形成不溶络合物，再经过过滤除去不溶物的方法。尽管上述方法对脱除DMC催化剂效果较好，但都存在共同的问题，即都引入了新的物质使之与DMC催化剂作用形成不溶物，新引入的物质都显碱性，仍需除去以避免二次污染，此外处理过程也比较复杂，甚至一些方法处理条件比较苛刻，并存在安全隐患。