[发明专利]用于聚氨酯应用的物质多元醇的组合物

说明书

技术领域

本发明涉及酯多元醇(ester polyols)用的，特别是由来源于植物油或脂肪的脂肪酸的臭氧分解且随后用伯多元醇酯化形成的酯多元醇用的制备方法。所述酯多元醇可用于多种应用中，特别是制备聚氨酯泡沫体和/或涂料。

背景技术

本说明书中所列或讨论的明显在先发表的文件，应不必然被认为是认可该文件是本领域水平的一部分或者是公知常识。

本发明提供一种利用可再生资源(例如，来自植物和动物的油和/或脂肪、脂肪酸和脂肪酸酯)制造酯多元醇的方法，在本质上通过臭氧分解工艺定量产出。该酯多元醇对生产聚氨酯类涂料和泡沫体以及聚酯的应用非常有用。

大部分目前的聚氨酯泡沫体是由石油类多元醇制造的。期望的是：当制造聚氨酯泡沫体或涂料时，用来源于植物或动物来源的多元醇来代替部分或全部的石油多元醇。来源于植物或动物来源的多元醇被称作生物多元醇。棕榈油，其主要由饱和与不饱和脂肪酸链组成，是用于通过由多种化学工艺利用这些双键以引入羟基来制造多元醇的潜在前体。所希望的是：这个羟基官能团，对提高多元醇在通过与异氰酸酯反应制备聚氨酯中的反应性是主要的，而不是次要的。植物和动物脂肪的其它实例包括大豆油(soybean oil)、红花油、亚麻籽油、玉米油、葵花油、橄榄油、油菜油(canola oil)、芝麻油、棉籽油、芥子油、亚麻荠油(camelina oil)、麻风树油(jatropha oil)、花生油、椰子油、菜籽油、乌桕油(Chinese tallow oil)、桐油(tung oil)、蓖麻油、藻油、小麦胚芽油、豆油(soya oil)、大麻油(hemp oil)、鱼油、猪油或牛油(tallow)等及其混合物。

上述油和脂质的副产物，例如棕榈脂肪酸馏出物(PFAD)、棕榈仁脂肪酸馏出物、分级的棕榈脂肪酸馏出物和分级的棕榈仁脂肪酸馏出物、豆油的脂肪酸、棕榈脂肪酸烷基酯或任意生物类脂质(biobased lipids)的烷基酯等，或其混合物或级分，可用作脂肪酸的来源。

在一些专利中已经公开了利用天然油来制造酯多元醇。在多元醇的制造中，天然油提供两个反应位点：不饱和脂肪酸的双键和将脂肪酸键合至甘油的羧酯基。US专利号7,125,950描述一种通过酯交换工艺，形成对制备聚氨酯有用的脂肪酸聚酯多元醇组合物用的无溶剂工艺。在该专利中，在碱金属或碱土金属碱或盐催化剂存在下，在不存在溶剂下，将天然油与多官能羟基化合物反应。制得组合物的羟基含量取决于制备中使用的多官能羟基化合物的量。

PCT公开号WO2007027223描述了由植物或动物来源制备产物酯多元醇的多种基于溶剂的途径。PCT公开号WO2007027223公开了：在各种伯多元醇(例如甘油)和作为催化剂的布朗斯台德酸或路易斯酸存在下，由豆油的臭氧分解制造1-甘油单酯(monoglycerides)、2-甘油单酯和甘油二酯(diglycerides)。该多元醇与多异氰酸酯、多元酸或聚酯反应，以制造聚氨酯和聚酯涂料。然而，WO2007027223未公开或建议使用支链伯多元醇。

US专利申请号US2006/0194974描述了一种制造改性甘油三酯用的方法，其包括：在羟基化化合物和碱催化剂存在下，将植物油与臭氧在反应混合物中反应。臭氧与植物油反应，来将甘油三酯中的脂肪酸基的双键裂解，并且在催化剂存在下，通过酯共价键，将羟基化化合物加至裂解双键的末端碳原子。

在该技术领域，对具有用于改善硬质(rigid)和软质(flexible)泡沫体和聚氨酯涂料用的效能特性的酯多元醇，仍存在需求。由含有大量饱和脂肪酸的原料制备的酯多元醇，易于遭受显著的相分离，导致蜡状固体的沉淀。然后，这样的酯多元醇可能需要额外的工艺步骤，以使得它们适合于加工成更有用的产品，如涂料和泡沫体。因而，期望的是要进一步研究改善酯多元醇的、特别是可包括大量饱和脂肪酸的酯多元醇的制备方法。

发明内容

本发明解决了在本领域中的问题，并提供一种制备酯多元醇用的方法，包括用至少一种伯多元醇酯化至少一种臭氧酸(ozone acid)，以制造酯多元醇。

特别是，本发明人已经发现：通过将支链伯多元醇并入酯多元醇的结构中，可能获得具有增加的对相分离和沉淀的抵抗力的酯多元醇。

在一方面，本发明提供一种制备至少一种酯多元醇用的方法，包括用至少一种支链伯多元醇酯化至少一种臭氧酸，以制造酯多元醇。