[发明专利]一种制备低游离PPDI聚氨酯预聚体的方法

说明书

本申请公开了一种制备低游离PPDI聚氨酯预聚体的方法，该方法包括：步骤1)：将单一溶剂与PPDI混合，再加入脱水多元醇，形成反应原料体系，之后进行反应，得到预聚物；步骤2)：将所述预聚物进行蒸发，得到轻组分和PPDI聚氨酯预聚体，所述轻组分包括所述单一溶剂和PPDI。本发明制得的预聚体中游离的PPDI质量分数降低至1～0.1％；且本发明在薄膜蒸发器蒸发过程中无PPDI晶体析出，无冷凝器堵塞现象。

技术领域

本发明属于预聚体制备技术领域，具体涉及一种制备低游离PPDI聚氨酯预聚体的方法。

背景技术

聚氨酯配方灵活、产品形式多样、制品性能优良，在各行业中的应用越来越广泛。除了浇筑型聚氨酯，其他类型的聚氨酯合成目前普遍采用预聚体法，即过量的异氰酸酯和低聚物多元醇在一定条件下合成预聚物(NCO:OH大于1:1)，然后再将预聚物与扩链交联剂混合成型的方法。例如，通常使用异氰酸酯单体大过量，以减少大分子量物质的生成，生成具有线性规则结构的预聚体，如ABA、ABABA等，其中A代表二异氰酸酯，B代表二元醇，用于制备优良物理性能的聚氨酯弹性体，然而大量的异氰酸酯单体不会全部反应，预聚体中仍然含有很多未反应的异氰酸酯单体。常规合成方法制备的预聚体具有较多残留的异氰酸酯单体，范围是1～10％，这些游离的异氰酸酯单体本身有刺激性气味，容易挥发且具有较强的毒性，在人体中具有累积性和致癌性，威胁人体健康，因此许多国家对工业场所空气中异氰酸酯的允许浓度制定了严格规定。聚氨酯预聚体的常规制备方法是将多元醇与过量的异氰酸酯单体混合反应，不经过任何处理，直接与扩链剂反应或存贮待用。常规法制备的预聚物中游离异氰酸酯单体含量通常在5％左右、甚至更高，在存贮过程中，游离的异氰酸酯单体容易变质或与水发生反应，使预聚体质量发生变化，影响扩链后聚氨酯的质量。而低游离预聚物的游离单体含量在小于1％通常在0.1～0.5％左右或更低，因此低游离预聚体更符合环保要求，存贮期更长，不宜变质。

相对于常规聚氨酯预聚体而言，低游离聚氨酯预聚体在性能上表现更为优异，如流动性好、凝胶时间长且成型速度快，从而缩短了脱模时间，提高了生产效率；其次低游离预聚体分子链具有结构规整性，硬段相具有更高的结晶度，因此制品具有内生热小、动态力学性能突出、整体强度和模量高的优点，因此更适合应用于动态性能要求高的工作场所。所以随着人类环保意识的增强、对产品性能要求的提高以及聚氨酯应用范围的扩展，低游离预聚体必然是以后聚氨酯发展的重要趋势。

发明内容

本发明针对现有技术存在的不足及缺陷，本发明的目的在于提供一种制备低游离PPDI聚氨酯预聚体的方法，该方法简单，能够连续化生产，且制得的预聚体中游离PPDI含量较低。

本发明解决技术问题所采用的技术方案如下：

一种制备低游离PPDI聚氨酯预聚体的方法，包括：

步骤1)：将单一溶剂与PPDI混合，再加入脱水多元醇，形成反应原料体系，之后进行反应，得到预聚物；

步骤2)：将所述预聚物进行蒸发，得到轻组分和含PPDI聚氨酯预聚体，所述轻组分包括所述单一溶剂和PPDI。

在上述制备低游离PPDI聚氨酯预聚体的方法中，作为一种优选实施方式，所述单一溶剂为经过纯化处理后的溶剂，优选地，所述纯化处理包括：将脱水多元醇、PPDI和未经过纯化处理的单一溶剂混合、进行反应，将得到的反应产物进行蒸发，得到所述单一溶剂，所述单一溶剂中含有PPDI；优选地，在所述纯化处理中，所述反应的温度为60～70℃，反应时间为2～5小时；优选地，所述脱水多元醇和PPDI的总质量与所述未经过纯化处理的单一溶剂的质量比为1:5～1:100(例如1:8,1:12，1：15，1:20,1:25，1:30，1:50,1:70，1:80，1:90)，所述PPDI和脱水多元醇的物质的量比为10:1～30:1(例如12:1,15:1，20:1，25:1)；优选地，所述蒸发在薄膜蒸发器中处理；更优选地，所述蒸发时温度为110～130℃，真空度为0.1～2.0mmHg。通过所述纯化处理，可去除所述原始溶剂(即未经过纯化处理的单一溶剂)中的少量水或醇等。