[发明专利]一种聚氨酯多元醇及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种聚氨酯多元醇及其制备方法与应用。聚氨酯多元醇的制备方法为：(1)将2,3‑环氧丁烷和酸性催化剂溶于惰性溶剂中，得到溶液A；将二缩三乙二醇溶于惰性溶剂中，得到溶液B；将环氧植物油溶于惰性溶剂中，得到溶液C；(2)将溶液A、B分别同时泵入第一微混合器，混合后通入第一微反应器，反应；(3)在步骤(2)进行的同时，将溶液C和第一微反应器流出液分别同时泵入第二微混合器，混合后，通入第二微反应器，反应，分离，得到植物油多元醇；(4)将植物油多元醇溶于惰性溶剂中，得到溶液D；将环氧丙烷和碱性催化剂溶于惰性溶剂中，得到溶液E；将溶液D与溶液E分别同时泵入釜式反应器中反应，得到聚氨酯多元醇。

技术领域

本发明涉及一种聚氨酯多元醇及其制备方法和应用，该聚氨酯多元醇可用于聚氨酯弹性体的制备。

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。但是，随着石化资源储量日益减少，石化产品价格持续上涨且购买不便，直接影响到产品的生产。因此，寻求一种新的资源，使产品更经济、环保，同时减少对石化产品的依赖，是近年来多元醇的一个重要研究方向。

传统的弹性体聚醚多元醇都是用甘油、二甘醇、丙二醇等多羟基化合物作为起始剂，环氧丙烷、环氧乙烷作为链增长剂，里面含有98％以上是石油衍生物。目前，人们希望减少对石油的依赖，改善环境。生物质多元醇与石油类多元醇相比，能耗降低23％，非可再生资源消耗降61％，温室气体排放减少36％，以其替代石油基多元醇生产聚氨酯已成为聚氨酯材料发展的重要方向。大豆油作为最廉价丰富的植物油，通过分子改性制成大豆油基多元醇，可用于聚氨酯合成，由此生产的聚氨酯产品不仅安全卫生，还表现出更好的机械性能、热稳定性和耐化学品性。

以植物油为可再生原料，利用其结构中的双键实现羟基官能团的转化从而开发生物基聚氨酯多元醇是常用的方法，植物油价格低廉且来源稳定，其结构中甘油三酯及其长链基团可以实现石化多元醇的替代，然而目前该领域主要存在的问题包括因原料组分繁杂和官能团转化过程中极易导致的交联副反应，导致管能团无法有效转化、交联产生分子量分布宽、产品粘度大导致发泡应用受到限制等问题，并且因为植物油与很多醇试剂反应存在多相体系，传质效率低，反应对条件剧烈程度和时间的需求以及过程中存在不可控的副反应存在着矛盾，极大影响了其产品品质从而限制了其市场潜力，同时因产品结构不清晰及过程不可控导致构效关系总结还不够，因此，本领域的研究仍然有很多工作有待进行，较多技术瓶颈有待突破，开发新结构、采用新反应模式实现反应过程有效控制和结构精准构建，是后续研发的重点和难点，但同时，植物油聚氨酯多元醇产品的开发具有广阔的市场前景，一定突破技术瓶颈，将为生物基材料开发打破突破口，有望成为新经济增长点。

发明申请CN109369871A公开了一种应用于慢回弹聚氨酯软泡沫材料中的聚氨酯多元醇的制备方法，该方法是将三-(1-吖丙啶基)氧化膦和其他的二醇和卤醇制备得到羟基化合物，然后在催化剂的作用下，将羟基化合物和环氧植物油进行开环反应得植物油多元醇。其中，卤醇分子间易发生交叉副反应，且副产物中存在氯元素，亦会对环境产生污染。因此，需要开发一种聚氨酯多元醇新的制备工艺路径，以解决其存在的问题。

发明内容