[发明专利]聚氨酯固化剂中异氰酸酯的环保型分离方法

说明书

技术领域

本发明涉及高粘度热敏性易固化聚合物的分离与提纯，特别是适合涂 料或者胶粘剂用聚氨酯固化剂中残余游离异氰酸酯单体的环保型分离方 法。

背景技术

聚氨酯涂料涂膜外观美好、硬度大、耐腐蚀、耐化学品，是综合性能 最好的涂料品种之一。聚氨酯胶粘剂也有类似的特征而且粘度强度大，按 照现代环保要求，聚氨酯涂料或者胶粘剂必须解决三个技术难题，一是提 高固含量，最大限度的减少溶剂含量。二是减少聚氨酯固化剂中游离的二 异氰酸酯含量，即开发无毒固化剂。三是该过程既要经济又要环保。 目前我国聚氨酯固化品种单一、固含量低、残留的游离异氰酸酯单体含量 高，毒性大，降低聚氨酯固化剂中残留单体的方法有很多，其中最有效的 是采用薄膜分离法。目前国外普遍采用薄膜蒸发器来降低固化剂中残留单 体，是一种行之有效的方法。我国目前生产使用的聚氨酯固化剂相对分子 量较大，粘度高，采用薄膜蒸发器分离残余单体时固化剂的流动性差，经 常堵塞薄膜蒸发器，导致分离失败。国内在这种分离方法上已经有两个专 利(200410027560.2和02134225.3)，但这两个专利存在如下缺陷：一是 所用蒸馏夹带剂(或者萃取夹带剂)要么含有羟基，加入后会和NCO反应， 降低了NCO含量，比如二乙二醇乙醚醋酸酯，还容易导致体系在分离过程 中凝胶，完全不可能作为夹带剂来使用；要么含有苯环结构，这些含苯环 结构的溶剂还是有一定毒性，在欧美发达国家是禁用或者限制使用的，比 如邻苯二甲酸二丁酯。这些加入的夹带剂是不可能完全分离出来的，在固 化剂使用后会慢慢挥发出来，影响人体健康。二是没有解决环保问题，蒸 馏出来的混合物利用的问题。三是没有解决效率问题，即连续化生产问题。 本发明解决了这三个问题。

发明内容

本发明针对现有分离方法得到的聚氨酯固化剂含量低、异氰酸酯含量 高、粘度大、流动性不好、不环保、生产效率低等缺点，提供一种高效、 经济、环保的聚氨酯固化剂中异氰酸酯的分离方法，得到的固化剂固含量 高、异氰酸酯含量低、粘度小，残余在固化剂中的高沸点溶剂无毒或者低 毒。

本发明的聚氨酯固化剂中异氰酸酯的分离方法包括下列步骤：

1、一种环保型聚氨酯固化剂中异氰酸酯的分离方法，其特征在于包 括下列步骤：

第一步、在聚氨酯固化剂合成的时候随溶剂一起加入一种或者一种以 上总量的2％-70％高沸点无毒或者低毒酯类溶剂；

所述高沸点无毒或者低毒酯类溶剂是指含三个或以上碳原子的一元 或者二元有机羧酸和烷烃类的一元醇、二元醇或者三元醇生成的有机羧酸 酯，有机羧酸其结构可以是HOOC-R-COOH，或者也可以是R-COOH，其中的 R是含有碳原子但不含苯环结构的烷烃基团，R可以是饱和的，也可以是 不饱和并含有双键或者三键的。该类有机酸为丙酸、丙二酸、丁酸、丁二 酸、癸酸、癸二酸、马来酸中一种或多种。其中烷烃类的一元醇、二元醇 或者三元醇，其碳原子结构可以是饱和的，也可以是不饱和并含有双键或 者三键的，该类醇为乙醇、异辛醇、乙二醇、丙三醇中一种或多种。这样 的有机羧酸和醇形成的有机羧酸酯为丙二酸二乙酯、丙二酸二异辛酯、丁 二酸二丁酯、丁二酸二异辛酯、癸二酸二丁酯、癸二酸二异辛酯、烯丙基 丙二酸二甲酯、马来酸二乙酯、辛癸酸甘油酯、甲基丙二酸二乙酯中的一 种或多种。

第二步、合成完后用一套两级分离装置进行分离，两级分离装置是指 内冷式或者外冷式薄膜蒸发器。一级分离温度在80-200℃之间，压力在 1000-50000Pa之间，二级分离温度在100-260℃之间，压力在0.5-5000Pa 之间；

二级分离装置可以是先外冷式后内冷式薄膜蒸发器组合，也可以按其 它方式进行组合。

第三步、分离出来的蒸余物用泵抽入带有搅拌的兑稀容器中溶解，兑 稀容器中预先加入计量好的溶剂，随着蒸余物的抽入，兑稀容器中不间断 加入计量好的溶剂，稀释得到固化剂。固化剂中固体含量在25％-95％之间；

所用溶剂为醋酸乙酯、醋酸丁酯、甲苯、二甲苯、环己酮、丁酮、碳 酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸二苯酯其中一种或者一种以上混合物。

分离出来的蒸出物中含有高沸点的酯类溶剂，低沸点的溶剂和异氰酸 酯单体，将这些蒸出物在合成的时候，加入反应釜中再加入新的原料，进 入第一步进行反应得到固化剂，然后按前述的方法进行分离，周而复始。