[发明专利]一种聚氨酯的制备方法及聚氨酯树脂有效
申请号: | 200910186575.6 | 申请日: | 2009-11-25 |
公开(公告)号: | CN101704936A | 公开(公告)日: | 2010-05-12 |
发明(设计)人: | 鲜毅;盛磊;束成平;牛永亮;李恒;顾金根 | 申请(专利权)人: | 中化国际(苏州)新材料研发有限公司 |
主分类号: | C08G18/12 | 分类号: | C08G18/12;C08G18/66;C08G18/76 |
代理公司: | 苏州创元专利商标事务所有限公司 32103 | 代理人: | 孙仿卫 |
地址: | 215433 江苏省太*** | 国省代码: | 江苏;32 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 聚氨酯 制备 方法 树脂 | ||
技术领域
本发明属于聚氨酯制备技术领域。
背景技术
聚氨酯(简称PU)是由多异氰酸酯和聚醚多元醇或聚酯多元醇或/及小分子多元醇、多元胺或水等扩链剂或交联剂等原料制成的聚合物。通过改变原料种类及组成,可以大幅度地改变产品形态及其性能,得到从柔软到坚硬的最终产品。聚氨酯制品形态有软质、半硬质及硬质泡沫塑料、弹性体、油漆涂料、胶粘剂、密封胶、合成革涂层树脂、弹性纤维等,广泛应用于汽车制造、冰箱制造、交通运输、土木建筑、鞋类、合成革、织物、机电、石油化工、矿山机械、航空、医疗、农业等许多领域。
聚氨酯树脂在合成革方面应用主要体现在服装、箱包、鞋、家具、汽车等多个领域,虽聚氨酯树脂的发展已经有几十年的历史,但在国内的生产确实处于起步阶段。近年来发展速度有逐渐加快的趋势,但是面对市场需求的逐渐加大,对合成技术的发展及更新提出了一个更高的要求。从过去到现在,传统的聚氨酯树脂合成技术采用间歇式操作,通过控制和分析合成过程的粘度变化和NCO%来判断反应的终点。这种控制方式对特定的反应装置来说,是通过长期对特定的反应釜操作积累起来的一个经验,掌握熟练后,操作比较简单,合成的聚氨酯树脂性能稳定;但是这种操作是对合成的聚氨酯树脂的一种表观监控,操作的可复制性比较差,同一聚氨酯树脂合成配方在不同反应釜靠这种表观的监控不易合成同样的聚氨酯树脂,不利于聚氨酯合成工艺和配方的传播。此外,传统的聚氨酯合成监控技术,单一的通过对粘度的控制来控制反应终点,对粘度的控制不能完全真实的反应聚氨酯树脂的本身特性,当控制同一粘度时两种聚氨酯树脂的分子量和分子量分布也可能不一致,从而使聚氨酯树脂的性能和应用领域也有所差异。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足,提供一种聚氨酯的制备方法,该方法操作的可重复性好,利于获得性能稳定的聚氨酯产品。
本发明同时还要提供一种高分子量、低粘度的聚氨酯。
为解决以上技术问题,本发明采取的一种技术方案是:
一种聚氨酯的制备方法,其使多元异氰酸酯与聚多元醇反应生成所述的聚氨酯,该方法通过检测反应体系的分子量及分子量分布来判断所述反应的终点。
根据本发明的方法,所述的多元异氰酸酯可以为4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯或异佛尔酮二异氰酸酯,其中优选为4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯。所述的聚多元醇可以为聚酯多元醇、聚醚多元醇或它们的混合物。其中,聚醚多元醇优选为聚四亚甲基醚二醇,聚酯多元醇优选为聚己二酸丁二醇酯多元醇、聚己二酸乙二醇酯多元醇或它们的混合物。更优选地,本发明中,聚多元醇为聚四亚甲基醚二醇与聚酯多元醇的混合物,且聚多元醇的分子量优选为1000~3000、分子量分布为1.1~2.2。更优选的方案是:聚醚多元醇的分子量分布为1.3~1.5,的聚酯多元醇的分子量分布为1.4~2.2。
根据本发明方法的一个具体和优选的方面,所述方法包括如下步骤:
(1)预聚工序:使聚多元醇、扩链剂与多元异氰酸酯在溶剂中,在温度75℃~85℃下进行预聚反应,其中,异氰酸酯、扩链剂、聚多元醇的OH/NCO摩尔比为0.6∶1~0.8∶1,固含量控制在60%~75%,检测体系分子量,当分子量达到3万~7万时,更优选的4万~5万时,进入扩链工序;
(2)、扩链工序:向经过步骤(1)的体系中加入助剂,继续与异氰酸酯发生反应,不断增加溶剂和扩链剂,控制聚氨酯树脂的固含量在29%~31%,检测体系中聚氨酯的数均分子量和分子量分布,当数均分子量在13000~210000、分子量分布为1.5~1.9时,加入链终止剂停止反应。优选地,在数均分子量为16万~20万,最优选18万~19万时,停止反应。
所述的扩链剂可以为分子量在62~500之间的二醇扩链剂,例如乙二醇、1,4-丁二醇、1,2-丙二醇、1,5-戊二醇、1,6-己二醇中的一种或它们的任何混合物。所述的助剂可以是包括表面活性剂、抗氧化剂、紫外线吸收剂、耐候稳定剂、防水解剂和防粘剂中的一种或几种以上的组合物。本领域的技术人员可根据实际聚氨酯树脂应用需求来选择助剂的种类及用量。所述的溶剂为选自N,N-二甲基甲酰胺、N,N-乙甲基甲酰胺、甲苯、丁酮中的一种或几种的混合溶剂。可通过调节溶剂的量来调整体系的固含量。所述链终止剂可以是甲醇等单官能度醇。
根据本发明方法,以聚氨酯总质量为基准,其原料优选配方为:聚酯多元醇8~12%,聚醚多元醇8~12%,扩链剂0.6~1.0%,多元异氰酸酯4~8%, 溶剂65~75%,链终止剂0.2~0.4%。
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