[发明专利]异山梨醇基聚醚多元醇及其在聚氨酯硬质泡沫中的应用

说明书

技术领域

本发明属于聚氨酯发泡材料合成领域，涉及聚氨酯发泡材料的多元醇原料及制备方法，具体涉及一种新型的异山梨醇基聚醚多元醇材料制备方法，及其在聚氨酯硬质泡沫中的应用。

背景技术

聚氨酯泡沫是一种以异氰酸酯和多元醇为主要原料，在发泡剂、催化剂等多种助剂的作用下发泡而成的由硬链段和软链段构成的嵌段共聚物。聚氨酯泡沫具有低导热性，低密度，高强度重量比和低透湿性等优点。其应用范围广泛，包括建筑外墙保温材料、家电保温材料、航空保温材料等。

聚氨酯泡沫的两大主要原料为异氰酸酯和多元醇。异氰酸酯使聚氨酯材料具有硬链段特征，多元醇是一种碳碳键或碳氧键作为主链的聚醇，具有较强的挠曲作用，成为聚合物的软链段。

目前的多元醇多以石油基原料为主，属于不可再生资源，石油和化石资源的日益枯竭正在不断增加石油资源的成本且不利于环境保护。因此非常有必要以再生的生物基资源为原料设计和生产更安全的化学品，以减少对环境的污染，实现经济与环境的可持续发展。目前国内外在生物基聚醚多元醇制备聚氨酯硬质泡沫领域已取得一些成功的先例，例如：基于大豆油的多元醇、基于蓖麻油的多元醇、基于腰果酚的多元醇以及基于生物质的多元醇，但由这些多元醇制备的聚氨酯硬质泡沫不能同时具有高强度和低密度得特性，因此有必要开发新的聚醚多元醇使其制备的聚氨酯硬质泡沫同时具有高强度、低密度的特点。

异山梨醇是一种来源于葡萄糖的刚性、无毒的可再生资源，是一种重要的平台化合物和高分子材料的合成原料，其特殊的结构能够明显提高聚合物的强度和热稳定性。

发明内容

本发明需要解决的技术问题在于替代现有石油基多元醇原料的不可持续性，提供一种力学性能优异的聚氨酯硬质泡沫合成原料。

具体的本发明的技术方案为：

一种异山梨醇基聚醚多元醇，其中，该聚醚化合物具有以下结构式：

其中，R为H或者甲基，n为自然数，m为自然数。

制备本发明所述的异山梨醇基聚醚多元醇的方法，其中，包括将异山梨醇与环氧乙烷、环氧丙烷或二者混合物接触，在催化剂作用下发生开环加成反应，制备含异山梨醇基聚醚多元醇的混合物。

本发明所述的方法，其中，该方法的具体步骤为：

(1) 将催化剂与异山梨醇混合，于110-130℃中真空干燥1-5h，除去反应装置中的水；

(2) 向真空干燥后的体系中加入环氧乙烷、环氧丙烷或二者混合物，在65-85℃下反应10-72h；

(3) 减压蒸馏出未反应的的环氧乙烷或环氧丙烷，得到异山梨醇基聚醚多元醇。

所述异山梨醇：催化剂：环氧乙烷、环氧丙烷或二者混合物摩尔比为1:0.002~0.01:2~16。

本发明所述的方法，其中，所述催化剂为氢氧化钾、氢氧化钠、醇纳、醇钾、乙酸钙、醋酸镁、氯化锡、氯化铝、五氯化锑、高氯酸、三氟乙酸、三氟甲硫酸中的一种或几种的混合物。

一种制备聚氨酯硬质泡沫的方法，其中，将含有本发明所述的异山梨醇基聚醚多元醇与异氰酸酯、催化剂、发泡剂、稳泡剂混合，反应产生聚氨酯硬质泡沫。

本发明所述的制备聚氨酯硬质泡沫的方法，其中，异山梨醇基聚醚多元醇在反应体系中的重量占比为20-65%。

本发明的有益效果在于

（1）以异山梨醇基异山梨醇为原料制备得到的多元醇与石化原料的多元醇相比，具有原料可再生，生产制造方便，储存稳定，环境污染小的特点。

（2）由该异山梨醇基多元醇制备的聚氨酯硬质泡沫与石油基多元醇制备的聚氨酯硬质泡沫相比，具有密度小，抗压强度大的优点。

附图说明

图1是异山梨醇的聚醚多元醇的FT-IR图谱。

附图1内容分析如下：944cm^-1处的特征吸收峰是异山梨醇分子中环醚的对称伸缩振动峰，1097和1014cm^-1处的特征吸收峰是醚键的对称和不对称伸缩振动峰，1455cm^-1出的吸收峰是-CH₂的弯曲振动峰，1344cm^-1处的特征峰是-CH的弯曲振动峰，1375cm^-1出的吸收峰是-CH₃的弯曲振动峰，3450和1640cm^-1处的吸收峰分别是-OH的伸缩和弯曲振动峰。

具体实施方式

下面结合具体实例对本发明所述工艺及材料进行详细说明。