[发明专利]来自可再生资源的胺起始多元醇及其制备方法和应用

说明书

发明背景

本发明涉及部分由可再生资源制备的胺起始(amine-initiated)聚醚多元醇，涉及用于这些聚醚多元醇的制备方法，以及这些聚醚多元醇在刚性聚氨酯泡沫制备中的应用。

众所周知，聚醚多元醇可用于刚性聚氨酯和聚氨酯-聚异氰脲酸酯泡沫的制备。在制备这些多元醇的最常见的方法之一中，在碱金属催化剂如氢氧化钾存在下，使多羟基醇如蔗糖与环氧烷如环氧乙烷或环氧丙烷反应。在用于泡沫制造之前，存在于多元醇中的任何碱金属催化剂都必须中和和/或去除，以确保催化剂不含干扰多元醇与其它反应材料如聚异氰酸酯之间的反应。一般的，可通过添加酸中和碱金属催化剂来实现。这种中和常常会在多元醇中形成固体盐，这些盐可通过过滤去除。去除的固体通常称为滤饼。

已发现，在泡沫-形成系统中，通过非-CFC发泡剂来发泡的优选的一类聚醚多元醇是胺起始聚醚多元醇。这种聚醚多元醇可通过使胺如甲苯二胺与环氧烷如环氧乙烷或环氧丙烷反应来形成。这些胺-基多元醇对于使用非-CFC发泡剂来制备刚性泡沫是特别优选的，所述刚性泡沫具有低的热导率、良好的尺寸稳定性、和良好的压缩强度。此外，这些胺-基多元醇应有助于促进聚氨酯反应，这减少了本来需要添加的催化剂的数量。

衍生自可再生资源的多元醇正变得更有市场，部分原因是衍生自石油的原料成本增加。在含泡沫制品的营销中，基于可再生的产品的“绿色”印象已经变成非常重要的因素；但是，其物理特征和性质仍然需要与由基于石油的多元醇制备的泡沫相媲美。此外，零售商、政府机关正在推动他们销售或者购买的最终产品具有更高的可再生资源含量，以利用“绿色”印象的优势或者降低对于基于石油的材料的依赖性。

因此，优选的需要开发至少部分由可再生资源制备的胺-基多元醇。

发明概述

本发明的目的之一是提供衍生自可再生资源的胺起始聚醚多元醇，该多元醇的可再生总含量是约20-约85重量％。

本发明的另一个目的是提供一种用来制备衍生自可再生资源的胺起始聚醚多元醇的方法，该多元醇的可再生总含量是约20-约85重量％。

本发明的另一个目的是提供衍生自可再生资源的胺起始聚醚多元醇，该多元醇可制备具有非常好的隔热性能的聚氨酯泡沫。

对本领域技术人员显而易见的这些和其它目的通过以下方式实现：使胺如甲苯二胺（TDA）与环氧化物如环氧乙烷或环氧丙烷反应来形成胺基烷氧基化加合物。然后，在环氧烷和催化剂存在下，这种胺-基加合物与甘油三酯以及任选的多糖复合物如蔗糖反应。甘油三酯和多糖都是可再生资源。

发明详述

本发明涉及衍生自可再生资源的胺起始聚醚多元醇，涉及用于制备这些多元醇的方法，以及涉及由这些多元醇制成的刚性聚氨酯泡沫。

本发明的多元醇由胺-基加合物制成，该胺-基加合物通过是二胺或多胺与环氧烷反应来制备。然后，在环氧烷和催化剂存在下，这种胺-基加合物与甘油三酯以及任选的多糖复合物如蔗糖、山梨糖醇、甘油或聚甘油反应。用于进行这种烷氧基化反应的方法是本领域技术人员所公知的。

一般的，在约100–约150℃，优选的约125℃的温度下进行本发明的制备方法。制备本发明的多元醇的反应容器应额定的能承受至少5巴（bar）的压力，因为需要在用于实施本发明方法的温度下包括挥发性的环氧烷。

一般的，用于制备本发明的聚醚多元醇的胺-基加合物是通过使环氧烷与胺反应来制备的，该胺的胺官能度为至少1，优选的是约2。一般的，胺和环氧烷的反应数量如下：每一胺基存在1-2摩尔的环氧烷，优选1.25-1.9摩尔的环氧烷。在实施形成该胺-基加合物的初始反应时，无需催化剂。

用于制备胺-基加合物的胺的平均胺官能度至少是1，优选的是约2-约3，最优选的是约2。合适的胺的示例包括：芳香胺，例如通过甲苯硝化然后还原而得到的粗制甲苯二胺;2,3-甲苯二胺;3,4-甲苯二胺;2,4-甲苯二胺;2,6-甲苯二胺;及甲苯二胺的异构体混合物;苯胺;4,4'-亚甲基二苯胺;亚甲基桥接的聚苯多元胺，包括通过本领域已知技术制备的、具有更高分子量的亚甲基二苯胺和三元胺或多元胺的异构体;烷醇胺，例如单异丙醇胺、二异丙醇胺、单乙醇胺、二乙醇胺；有机胺，例如乙二胺、二乙三胺等;以及苯酚或取代苯酚与烷醇胺和甲醛或多聚甲醛的曼尼希（Mannich）反应产物。还可以使用上述胺的混合物。