[发明专利]一种聚氨酯合成用芳香族-脂肪族共聚酯多元醇合成方法

说明书

本发明公开了一种聚氨酯合成芳香族‑脂肪族聚酯多元醇合成及其工艺。聚酯多元醇原料中己二酸与对苯二甲酸的摩尔比为2:1‑10:1，原料中二元醇总量与二元酸总量的摩尔比为1.18:1‑1.40:1，聚酯多元醇数均分子量为1000‑4000，酸值不高于0.8mgKOH/g。本发明所述的芳香族‑脂肪族聚酯多元醇合成原料包括对苯二甲酸和1,4‑丁二醇，采用分步合成方法，有效减缓1,4‑丁二醇在对苯二甲酸存在下高温成环的副反应，从而能够以较低的物料比和常压酯化的条件下合成聚氨酯合成用级别的聚酯多元醇。

技术领域

本发明涉及聚酯多元醇合成，尤其是指聚氨酯用芳香族-脂肪族共聚酯多元醇的合成，涉及聚酯多元醇合成工艺过程控制包括分步合成涉及顺序选择和酯化过程工艺控制。

技术背景

在聚氨酯领域，芳香族聚酯多元醇通常应用于硬泡型和半硬泡型聚氨酯材料，而脂肪族聚酯多元醇多应用于聚氨酯油墨、弹性体、革用树脂、胶黏剂等领域。芳香族聚酯型聚氨酯在力学强度、耐温性和成本方面具有明显优势，而脂肪族聚酯型聚氨酯在产品形态、伸长率和曲绕强度方面更具可行性。为将两者优势结合，在原材料选择上，芳香族-脂肪族共聚酯多元醇应运而生。

由于线性聚氨酯合成要求的特殊性，以合成革用线性聚氨酯树脂为例，所用聚酯多元醇数均分子量基本为1000～6000，酸值通常控制不高于1mgKOH/g，因此对于聚酯多元醇合成品质要求较高。对于普通己二酸系为代表的脂肪族聚酯多元醇而言，由于酯化反应速率和程度相对较高，通常在常压下酯化反应，负压下进行酯交换反应的工艺路线即可实现，但对于反应速率和程度都偏低的对苯二甲酸为代表的芳香族聚酯多元醇而言，常压下酯化反应酸值通常较难控制，在常用的脂肪族聚酯多元醇生产设备中工艺较难实现。同时在芳香族-脂肪族共聚酯多元醇生产过程中将原料一次全部投入反应釜中仍存在对苯二甲酸反应速率低问题，若通过升高温度来提高反应速率，组分中以1,4-丁二醇(1,4-BDO)为代表的小分子二醇易发生环化副反应和低沸点小分子二醇回流量过大和逸出问题，在不增加物料醇酸比情况下合成的聚酯多元醇酸值高，不能满足聚氨酯合成需要。

芳香族-脂肪族共聚酯多元醇合成工艺上以聚对苯二甲酸乙二醇酯和对苯二甲酸二醇酯为原料提供苯环基团较为常见，如专利CN 104144965公开了使用聚对苯二甲酸乙二酯为原料，通过解聚聚对苯二甲酸乙二醇酯与己二酸和1,4-丁二醇进行反应，生产聚对苯二甲酸-共-己二酸丁二酯共聚物；专利CN 103881072公开了使用对苯二甲酸二甲酯先制得脂肪族—芳香族嵌段混合聚酯预聚体，再反应合成可生物降解脂肪族-芳香族嵌段混合聚酯。此类工艺对1,4-丁二醇脱水生产四氢呋喃副反应控制较为有效，但工艺流程较长，批次稳定性控制较难，所用芳香族结构原料相对成本也较高。

发明内容

本发明旨在提供一种芳香族-脂肪族共聚酯多元醇合成方法，通过对生产工艺的调整，达到在普通脂肪族聚酯多元醇生产设备上直接生产芳香族-脂肪族共聚酯多元醇目的。原材料使用上采用成本经济的对苯二甲酸作为芳香族苯环刚性结构来源，通过分步合成的方式减缓1,4-丁二醇的成环副反应。

本发明的芳香族-脂肪族共聚酯多元醇对酸值控制较高，适用于单组分和多组分聚氨酯合成，提供一种聚氨酯合成用芳香族-脂肪族共聚酯多元醇。

本发明通过以下技术方案实现：

一种聚氨酯合成用芳香族-脂肪族共聚酯多元醇合成方法，其特征在于，其合成原料组成为：对苯二甲酸、己二酸、小分子二醇、催化剂和抗氧剂；其中己二酸与对苯二甲酸的摩尔比为2:1-10:1，原料中二元醇总量与二元酸总量的摩尔比为1.18:1-1.40:1，催化剂占反应物质量分数为0.01％-0.15％，抗氧剂占总反应物质量分数为0.01％-0.15％；小分子二醇为1,4-丁二醇(1,4-BDO)单一组份，或者为1,4-BDO和其它类型小分子二醇组成，催化剂为有机铋类催化剂，抗氧剂为亚磷酸酯和受阻酚复配物；