[发明专利]一种植物油多元醇及其制备方法与应用

说明书

技术领域

本发明属于化工材料及其生产技术领域，涉及一种植物油多元醇及其制备方法与应用，且本发明合成的植物油多元醇适用于制备聚氨酯材料。

背景技术

聚氨酯是由异氰酸酯与多元醇反应而制成的一种具有氨基甲酸酯链段重复结构单元的聚合物。聚氨酯制品分为发泡制品和非发泡制品两大类，发泡制品有软质、硬质、半硬质聚氨酯泡沫塑料；非发泡制品包括涂料、粘合剂、合成皮革、弹性体和弹性纤维等。聚氨酯材料性能优异，用途广泛，制品种类多，其中尤以聚氨酯泡沫塑料的用途最为广泛。

聚氨酯中所用的多元醇主要有三类，一种是以多元醇或有机胺为起始剂通过与环氧乙烷、环氧丙烷或环氧丁烷聚合得到的聚合物，称为聚醚多元醇；另一种改性接枝聚醚多元醇，是以聚醚多元醇为基础，然后用乙烯基单体在多元醇中经本体聚合反应而制得，称为聚合物多元醇，常与聚醚多元醇配合使用；第三种是由四氢呋喃开环聚合的多元醇。随着石化资源储量日益减少，石化产品价格持续上涨，另外国内氧化烯烃的生产能力有限，需要进口，购买不便，直接影响到产品的生产。

植物油多元醇是重要的可再生资源，能够与异氰酸酯类化合物反应生产聚氨酯，是石油基多元醇的良好替代原料。近年来合成植物油多元醇的方法主要有：1)将植物油与多元醇进行醇解反应，生成多羟基化合物；2)利用臭氧氧化植物油中的不饱和双键，生成带有端位羟基的多羟基化合物；3)将植物油氧化为环氧植物油，然后通过水解、加氢、甲酯化或卤化等处理生成多羟基化合物。

上述合成植物油多元醇的方法中，方法1)和3)通常采用较多。CN1837180A和CN101139252A分别以菜籽油和小桐子油为主要原料，经醇解/环氧化/开环三步反应制得植物油多元醇。CN1837181A和CN101108803A分别以菜籽油和小桐子油为主要原料，经环氧化/开环/醇解三步反应制得植物油多元醇。CN101906016A以橡胶籽油为主要原料，经过环氧化/开环二步反应制得植物油多元醇。CN1907944A直接以环氧菜籽油为主要原料，经开环/醇解二步反应制得植物油多元醇。

以上专利中，植物油多元醇的合成均基于双键环氧后再开环，开环试剂主要选用小分子的醇、醇胺或羧酸，但存在产物品质不高、后处理繁琐、反应中易出现交联副反应等问题，且应用于聚氨酯材料时仍需复配一定比例的石化多元醇。基于以上问题，本发明克服现有技术的不足之处，合成出结构新颖，羟值高，粘度低，工艺简单，产物无需后处理，可完全替代传统石化多元醇应用于聚氨酯泡沫材料的植物油多元醇。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种结构新颖，羟值高，粘度低，工艺简单，产物无需后处理，可完全替代传统石化多元醇应用于聚氨酯泡沫材料的植物油多元醇。

本发明还要解决的技术问题是提供上述植物油多元醇在制备聚氨酯泡沫材料中的应用。

为解决上述技术问题，本发明的思路如下：

植物油中含有不饱和碳碳双键，经Prileshajev环氧化反应变成环氧基，随后环氧基经开环反应引入羟基，常用的开环试剂主要有小分子的醇、醇胺或羧酸，其中对于单官能度的开环试剂，产物羟值偏低，对于多官能度的开环试剂，由于各羟基毗邻近，存在反应中单分子开环试剂开环多个油脂分子中环氧基的情况(以丙三醇开环环氧植物油为例，见图1)，加之新生成的羟基亦参与开环反应，造成油脂分子交联到一起，进而造成产物粘度大、羟值低。即便多官能度小分子开环试剂在反应过程中仅消耗单个羟基，但生成的植物油多元醇由于各羟基过于集中(以丙三醇开环环氧植物油为例，见图2，图中①②③处的羟基间距较近)，会造成聚氨酯泡沫性能不佳。此外，现有的开环工作大多选用酸性催化剂，高酸值的多元醇不利于在聚氨酯中的使用，故产物需要洗涤精制，工艺繁琐。