[发明专利]连续制备聚醚醇的方法

说明书

本发明涉及连续制备聚醚醇的方法。

聚醚醇也称为聚醚多元醇，或更一般地称为多元醇，被大量生产并广泛使用，例如用于生产聚氨酯(PU)。对于特定PU应用而言，需要特定的聚醚醇。例如，对于生产硬质泡沫PU而言，需要高官能度的多元醇，而低官能度的多元醇可用于生产软质PU泡沫。

在本发明的上下文中，“硬质泡沫PU”特别是指由官能度为3.5至8且OH值为150至800的多元醇制备的泡沫，“软质PU泡沫”特别是指由官能度为2至4且OH值为30至150的多元醇制备的泡沫。

一类聚醚醇为糖-甘油和／或邻位甲苯二胺(vicTDA)和／或山梨糖醇引发的聚醚醇。“邻位TDA”是指TDA的2，3-和3，4-异构体，意为胺取代基位于相邻的碳原子上。

这些糖-甘油和／或邻位甲苯二胺和／或山梨糖醇引发的聚醚醇大部分用于聚氨酯泡沫应用，主要用于硬质泡沫应用。

常规使用的烷氧基化催化剂(如KOH)具有一些缺点。例如，KOH催化方法通常在反应之后需要繁琐的后处理(通过中和和过滤)。

通过起始化合物的催化烷氧基化而制备多元醇通常以分批或半分批法完成。例如，WO2009／056513A1(Shell)描述了以半分批法进行的烷氧基化反应。

然而，分批和半分批法也具有一些缺点。例如，在半分批法中，生产设备(例如反应器)常常需要在每个批次后进行清洗，致使生产装置停机时间较多和时空产率较低。

为了克服上述问题，已经开发了使用胺催化剂的连续法且公开于例如WO2009／077517A1中。在连续法中，反应器通常需要清洗的频率较少，且胺催化剂通常可保留在反应产物中，从而使得无需在反应后进行后繁琐的后处理步骤。

然而，目前使用的使某些起始化合物烷氧基化的连续法也具有一些缺点。

例如，在WO2009／077517A1中，描述了制备聚醚醇的连续方法，所述方法基于50-180℃范围内温度下的胺催化剂，主要是N，N-二甲基乙醇胺(DMEOA)催化剂。然而，已发现115℃以上的DMEOA催化方法得到了较低的催化活性。但是，高温有益于更好地排热和实现低粘度，以便有效混合以及改善固体起始物的可溶性。

WO2009／077517A1还描述了分子量为200-2000g／mol的产物。然而，当使用DMEOA／TEA(三乙胺)／TMA(三甲胺)／DMCHA(二甲基环己胺)时，仅可以非常长的停留时间获得分子量>600g／mol的产物。

此外，DMEOA／TEA／TMA／DMCHA催化方法需要约0.5重量％催化剂，以获得所需的OH值。低催化剂浓度的胺催化剂是非常希望的，因为胺催化剂可影响后续PU反应中多元醇的反应性。这在慢速PU体系中造成问题。为了避免该问题，需要分离胺催化剂，造成额外的方法步骤。

此外，在所描述的方法中还具有一些其他问题，例如糖计量单元磨损、糖计量单元堵塞以及产物中的剩余物／未反应的糖较多。

因此，本发明的目的是开发一种连续方法，该连续方法可使烷氧基化在较高的反应温度下进行且可使用低催化剂负载量在短停留时间内产生较高分子量的产物，从而使得催化剂对多元醇反应性的影响最小化。此外，应可在连续法中使用多种不同的起始化合物，包括在室温下为固体的起始化合物。

上文提及的问题可出乎意料地通过在较高温度下使用咪唑和／或咪唑衍生物作为催化剂制备聚醚醇的连续法来解决。

因此，本发明的目的是连续制备聚醚醇的方法，如下进行：将至少一种环氧烷催化加合为至少一种氢官能起始化合物，其中反应过程中的温度为115℃以上，优选至少120℃，甚至更优选至少125℃，其中至少一种催化剂选自咪唑、咪唑衍生物，及其混合物，优选咪唑。

优选在本发明连续制备聚醚醇的方法中所使用的所有催化剂均选自咪唑、咪唑衍生物，及其混合物。

在本发明方法的一个优选实施方案中，仅使用一种催化剂。

在本发明方法的另一个实施方案中，使用两种以上催化剂，例如以催化剂的混合物形式。

在本发明的上下文中，“咪唑衍生物”特别是指N-烷基化的咪唑(1-位取代)，其中烷基取代基优选选自C1至C10化合物，更优选选自C1至C5化合物。

特别优选地，咪唑氮原子上的烷基取代基为乙基和甲基，尤其是甲基。