屈建海1 , 陈亚春1∗ , 刘浩勇1 , 宋铭铭2 , 李增光2 , 李振江3
(1. 平顶山市普恩科技有限公司 , 河南 平顶山 467000 ; 2. 河南神马减碳技术有限责任公司 , 河南 平顶山 467000 ; 3. 河南神
马尼龙化工有限责任公司 , 河南 平顶山 467000)
来源:河南化工
2024年3月第41卷
以己二酸和 1,4 - 丁二醇为原料,采用单因素实验方法对聚酯多元醇制备工艺进行研究。 探讨了反应温度和酸醇质量比对反应过程、聚酯多元醇相对分子质量以及产品质量的影响。实验得出最佳工艺条件:反应温度200 ~ 230 ℃ ,己二酸与 1,4 - 丁二醇质量比为 1 000 ∶ 701,钛酸酯催化剂用量为己二酸质量的 0. 04% ,反应时间150 min,聚酯多元醇相对分子质量 2 000 ~ 3 000,酸值0. 4 mgKOH/ g。 为工业化生产提供了可靠的基础数据。
关键词:1,4 - 丁二醇 ; 己二酸 ; 聚酯 ; 真空熔融法
近年来,随着国民经济的高速发展,聚氨酯的工业生产化水平和产能大幅度提升,国内聚氨酯产品消费总量增加迅猛,已经成为全球聚氨酯生产和消费第一大国,聚氨酯产品在建筑、汽车工业、电子设备、交通工业、机械、体育、家具建材、鞋材、新能源和环保等领域得到广泛应用,极大地拉动了聚氨酯产品的需求,发展空间非常广阔。 聚酯多元醇是含有酯(COO)或碳酸酯基(OCOO)的化学物质,通常是由有机二元羧酸(酸酐或酯) 与多元醇(包括二醇)缩合(或酯交换)或由内酯与多元醇聚合而成,是生产聚氨酯产品的主要原料之一。 以己二酸与1,4 -丁二醇为主要原料,经聚合反应生产制备的己二酸类聚酯型聚氨酯因其具有硬度范围广,力学性能好,耐磨性能佳等优异性能。 我国是全球己二酸生产能力最大的国家,随着原有企业扩产和己二酸新建厂家的增多,市场竞争日趋激烈。 2020 年以来,己二酸出口量、利润空间、下游需求减少,生产成本不断上升,开发己二酸下游产品应用市场已成为维持企业发展的唯一途径。 平顶山市普恩科技有限公司充分发挥己二酸的原料优势,研究开发了立足于本公司生产的己二酸,优化了己二酸型聚酯多元醇的合成工艺条件,建立了工业化规模的生产装置,产品定位在应用领域的高端化市场,取得良好的经济效益和社会效益。
2. 1 实验试剂和实验装置
实验试剂:1,4 - 丁二醇,分析纯;己二酸,自产精己二酸,99. 9% ;钛酸酯,分析纯。 实验装置如图1 所示。
2. 2 实验步骤
实验采用真空高温熔融脱水法合成聚酯多元醇。 按照比例称取一定量的己二酸、1,4 - 丁二醇和催化剂加入玻璃反应釜中,加热升温,待反应物料熔融后开启搅拌。 120 min 内逐步升温至 120 ℃ 时(控制升温速度,每 10 min 升温 10 ℃ ,避免 1,4 丁二醇由于升温过快随水分蒸发出来)。 当釜内温度升至 100 ℃时物料发生反应,继续升温至 120 ℃ ,此时开始有反应水流出,保持分流管蒸馏头温度为1 0 1 ℃ 左右;反应釜持续加热,6 0 min 内 升 温 至220 ℃ ,反应温度达到 220 ℃ 时反应出水量达到峰值。 当反应釜内温度升高至 220 ℃ 时,维持温度不变,釜内物料继续反应,此时分流管蒸馏头温度为102 ℃左右。 随着反应时间的增加,反应脱水量越来越少,随着出水量的减少分流管蒸馏头温度也缓慢下降。
当分流管蒸馏头温度下降至 40 ℃以下,没有反应水流出时,打开真空装置,开始缓慢将反应釜内抽至负压状态,避免反应釜内液体因真空度巨增而引起爆沸。 随着反应釜真空度增加,剩余反应水开始流出,当反应釜内真空度达到 0. 085 ~ 0. 095 MPa时,此时反应温度在 220 ~ 225 ℃ 。 随着反应时间的增加,反应出水量逐渐减少,直至没有反应水流出;该条件下继续反应 150 min 后,关闭真空装置,停止加热,反应釜自然降温至 100 ℃ 以下,放空装置负压。 将反应釜内液体物料放入敞口容器中,静置冷却放置一段时间后,物料呈白色蜡状固体,取样分析物料羟值、酸值、相对分子质量等。
为方便阅读,本文移除了脚注。如有需要,请参阅《河南化工》2024年3月第41卷 END
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