[发明专利]一种利用环氧油脂制备油脂多元醇的方法及油脂多元醇

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用环氧油脂制备油脂多元醇的方法以及由该方法制得的油脂多元醇。

背景技术

聚氨酯泡沫塑料由于具有优异的绝热性能，良好的可塑性及加工性能，因此被广泛应用于家用冰箱、冰柜等家电领域及建筑保温等行业。其由聚醚或聚酯多元醇与多异氰酸酯加成反应后，再与扩链剂进行扩链反应而制得。作为制备聚氨酯的主要原料之一，一直以来，制备多元醇的原料大都采用石油衍生产品，对不可再生、且不可生物降解的石油资源依赖性过高，而且其废弃物难以降解对环境造成了不可逆转的破坏。因此，寻求一种新的资源，使产品更经济、环保，同时减少对日益短缺的石化产品的依赖，是近年来多元醇的一个重要研究方向，尤其是制备具有资源可再生、环保等特点的植物油基多元醇，正日益受到关注和重视。然而，在目前的制备油脂多元醇的众多工艺中，所得到的产品的羟值较低，这直接导致了其调节性和发泡性能较差；而且，当前的制备工艺，还存在过程较为繁琐，且制得的多元醇，油分较少，发泡后泡沫脆性大的问题，不利于在板材上使用。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种利用环氧油脂制备油脂多元醇的方法，制备工艺简单，制得的油脂多元醇具有粘度低、泡沫韧性好的特点。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明所述的利用环氧油脂制备油脂多元醇的方法，其制备步骤包括：

a、开环与醇解反应：将环氧油脂在催化剂的存在下与含活泼氢的亲核试剂发生环氧键开环反应及醇解(酯交换)反应；此反应步骤中，反应温度为120-240℃，反应时间为3-7小时；以环氧大豆油和甘油为例，此步骤的反应原理如下：

在上述反应式I-III中，R〞-OH为含活泼氢的亲核试剂，为催化剂，应当理解的是，上述反应式是假设开环率为100％的理想情况，但实际反应过程中，实际开环率约为75.4-80.2％，即约有75％-80％的环氧键被开环生成羟基和取代羟基，即，环氧油脂的大部分环氧键被打开生成了羟基和取代羟基；

b、改性反应：向步骤a中形成的开环与醇解生成物中加入适量的改性剂于70-140℃、压力≤0.3MPa下进行开环聚合反应1-5小时，制得油脂多元醇。

特别地，所述制备步骤还可包括：

c、油脂多元醇的精制步骤：将步骤b中制得的油脂多元醇与酸性物质进行中和反应，然后加入酸性的白土作为吸附剂进行吸附脱色，随后加热真空脱水、过滤得到精制的油脂多元醇。

其中，优选的是，步骤a中，所述环氧油脂为环氧大豆油、环氧棉籽油、环氧棕榈油、环氧菜籽油、环氧脂肪酸甲酯、环氧潲水油(环氧地沟油)中的至少一种，且其环氧值为3％-8％；在本发明中，所述环氧油脂可以通过现有的合成工艺合成得到也可通过市场购买获得；

所述含活泼氢的亲核试剂R〞-OH为一元醇、二元醇、三元醇、四元醇中的至少一种，进一步优选的是，所述含活泼氢的亲核试剂R〞-OH为甲醇、丙二醇、乙二醇、丙三醇、二甘醇、三羟甲基丙烷、季戊四醇、木糖醇、山梨醇中的至少一种；更进一步优选的是，所述含活泼氢的亲核试剂R〞-OH为丙二醇、乙二醇、丙三醇、二甘醇、三羟甲基丙烷中的至少一种；此外，所述步骤a中，以环氧油脂的环氧值计，所述含活泼氢的亲核试剂的用量为环氧油脂的环氧值的0.6-20倍；

所述反应步骤a中，催化剂为碱性催化剂，优选选自碱金属氢氧化物、碱金属的烷氧化物、含氮有机物、有机胺中的至少一种；更优选的是，所述碱金属氢氧化物可选自氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化锂中的至少一种；所述碱金属的烷氧化物可选自甲醇钠、乙醇钠、甲醇钾、乙醇钾中的至少一种；所述含氮有机物可以是咪唑；所述有机胺可选自二甲胺、三乙醇胺、N,N-二甲基苄胺中的至少一种；此外，所述步骤a中，催化剂的用量(质量)为环氧油脂和含活泼氢的亲核试剂的用量(质量)之和的0.05-1％。

另外，本发明步骤a所述的开环与醇解反应中，所述含活泼氢的亲核试剂的加入可分为一次性加入或分批多次加入，利用反应温度逐渐升高来进行醇解反应和开环反应既可，在此不做具体限制。

其中，步骤b所述的改性反应中，所述改性剂为环氧乙烷和/或环氧丙烷，且其加入量为开环与醇解生成物量的3-20％。

优选的是，步骤c所述的油脂多元醇的精制步骤中，所述酸性物质为磷酸、硫酸、草酸、盐酸、硫酸铝中的至少一种，且其用量(质量)为油脂多元醇重量的0.4-5.5％；所述白土的用量(质量)为油脂多元醇重量的0.5-5％。