[发明专利]基于天然油的聚醚酯多元醇的制备方法及其在硬质聚氨酯泡沫中的用途

说明书

本申请涉及一种基于天然油的聚醚酯多元醇的制备方法及其在硬质聚氨酯泡沫中的用途。

聚醚酯多元醇是用于制备聚氨酯(PU)塑料的重要原料。多元醇对非极性推进剂(如戊烷或环戊烷)的兼容性(tolerability)是制备聚氨酯中的重要因素。

然而，特别是用于硬质PU泡沫的多元醇——即，具有相对高的羟值的多元醇，例如基于糖(蔗糖)的多元醇——由于它们高比例的极性官能团而通常具有相当低的推进剂相容性(compatibility)或戊烷相容性。除了多官能的起始物如糖或丙三醇之外，包含甘油三酯作为疏水性单元的多元醇也可提供解决硬质PU泡沫的多元醇存在问题的方案。天然原料(例如脂肪或油)也可用作多元醇的结构单元(building block)，并由此最终用于硬质PU泡沫。

聚醚酯多元醇的制备原则上是已知的，并特别地记载于EP 1923417中。

例如，EP 1923417A1记载了基于山梨糖醇/甘油和/或蔗糖/甘油与脂肪酸酯的混合物的聚醚酯多元醇的合成及用途。在该情况下，5至85％、优选20至60％的脂肪酸酯用于合成该发明的多元醇。脂肪酸酯的使用增加了这些多元醇对疏水性物质(例如环戊烷)的容量。该文献公开了对于23％、37％和52％的大豆油含量的羟值小于400mg/KOH且官能度＜4.1的多元醇。这些多元醇表现出对疏水性物质(例如环戊烷)增加的容量。记载于该文献实施例中的聚醚酯多元醇的羟值为约50mg KOH/g(特别是在实施例I中)，最高至小于460mg KOH/g(实施例H)。

WO 2012/084760记载了一种基于可再生原料(着重于大豆油)并使用碱性催化剂(着重于KOH)而制备聚醚酯多元醇的方法。在烷氧基化步骤后，用硫酸中和多元醇，并且由此形成的盐保留在产物中。还记载了随后使用DMC催化剂进一步与环氧烷烃的反应；还公开了由此制备的多元醇在柔性PU泡沫中的用途。记载于该文献实施例部分的聚醚酯多元醇的羟值为约50至60mg KOH/g(见实施例1至4)。

因此，本发明的目的是提供用于硬质PU泡沫的尽可能与推进剂相容的多元醇；因此，所述多元醇应具有的羟值为至少460mg KOH/g，优选至少480mg KOH/g。然而，所述多元醇的粘度应在合理的范围内，即不能过高，从而确保可加工性。

在研究用于硬质泡沫的聚醚酯多元醇(具有的羟值为至少460mg KOH/g，优选至少480mg KOH/g)与疏水性推进剂(例如环戊烷)的相容性对脂肪酸酯的用量的相关性时，出人意料地发现，甘油三酯的量与戊烷相容性不存在本领域技术人员所预期的线性相关性。事实上，我们发现了甘油三酯的量的限定浓度，其在2至23％之间时，在该范围内，对疏水性物质的相容性呈最大值。

因此，本发明涉及一种聚醚酯多元醇，优选涉及一种均聚聚醚酯多元醇，具有的羟值为460至580mg KOH/g，优选为480至580mg KOH/g，特别优选为480至570mg KOH/g，尤其优选为480至550mg KOH/g，且包含以下物质的反应产物：

a1)基于终产物的总重量计的5至63重量％、优选21至50重量％的一种以上的具有至少两个OH基团的化合物和/或具有至少两个NH基团的化合物或其混合物，所述化合物具有的平均官能度为2.5至8，优选为4至6.5，优选为4至6.0，特别优选为4.2至5.5；

a2)基于终产物的总重量计的2至23重量％、优选10至22重量％的一种以上的脂肪酸甘油三酯，所述脂肪酸甘油三酯包含具有10至22个碳原子且不具有游离OH基团的脂肪酸；

a3)基于终产物的总重量计的25至70重量％、优选33至65重量％的一种以上的具有2至4个碳原子的环氧烷烃。

本发明还涉及一种制备聚醚酯多元醇、优选均聚聚醚酯多元醇的方法，所述聚醚酯多元醇、优选均聚聚醚酯多元醇具有的羟值为460至580mg KOH/g，优选为480至580mg KOH/g，特别优选为480至570mg KOH/g，尤其优选为480至550mg KOH/g；其中，使用碱性催化剂使以下物质反应：

a1)基于终产物的总重量计的5至63重量％、优选21至50重量％的一种以上的具有至少两个OH基团的化合物和/或具有至少两个NH基团的化合物或其混合物，所述化合物具有的平均官能度为2.5至8，优选为4至6.5，优选为4至6.0，特别优选为4.2至5.5；与

a2)基于终产物的总重量计的2至23重量％、优选10至22重量％的一种以上的脂肪酸甘油三酯，所述脂肪酸甘油三酯包含具有10至22个碳原子且不具有游离OH基团的脂肪酸；和