一种高官能度聚酯多元醇及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种高官能度聚酯多元醇及其制备方法，所述高官能度聚酯多元醇由900～1200质量份聚酯醇解液、900质量份邻苯二甲酸酐、400～600质量份二元脂肪酸、800～1000质量份二元醇、550～900质量份多元醇、0.3～0.5质量份酯化催化剂，经酯化反应并除去水分，再经缩聚，即制得；该高官能度聚酯多元醇平均官能度为2.4～2.5、粘度为≤10000mPa·S（25℃）、羟值300～350mgKOH/g、酸值为≤1mgKOH/g，且在2℃条件下储存3个月后不结晶。本发明聚酯多元醇可广泛应用于聚氨酯硬泡板材、聚氨酯弹性体及聚氨酯胶黏剂等领域。
【专利说明】一种高官能度聚酯多元醇及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于有机高分子化合物及其制备，涉及一种高官能度聚酯多元醇及其制备 方法。本发明用聚酯（聚酯废料）制备的高官能度聚酯多元醇，适用于聚氨酯硬泡板材、聚 氨酯弹性体及聚氨酯胶黏剂等领域。
【背景技术】
[0002] 聚酯多元醇被广泛应用于聚氨酯硬泡板材、聚氨酯弹性体及聚氨酯胶黏剂等领 域，其经典的生产方法是通过二元酸（酸酐）与二元醇（多元醇）缩合而成。随着聚对苯 二甲酸乙二醇酯（简称PET)被广泛地用于制备织物、饮料瓶及包装材料而产生大量的PET 废料，近年来国内外开始采用这些PET废料为原料生产聚酯多元醇，达到充分利用一切可 利用的资源以降低其对环境污染的目的。主要的方法有：CN1148058A公开了一种采用聚 酯废料生产聚酯多元醇的方法，其采用二甘醇、三甘醇、甘油及三乙醇胺等混合醇解剂对聚 酯废料进行醇解，该方法所得聚酯多元醇官能度较低（平均官能度2. 2)，粘度较高（20°C， 20000mPa · S)，且产物较易结晶；US4720571采用二甘醇及一缩二丙二醇作为混合醇解剂对 聚酯废料进行醇解，该方法虽然所得产物不易结晶，但其官能度较低（平均官能度2. 0)，酸 值较高（3. 4?3. 8mgK0H/g) ;US5360900采用二甘醇对聚酯废料进行醇解，通过添加葡萄糖 苷、葡萄糖苷多元醇等多元糖苷以增加聚酯多元醇的官能度，该方法虽然所得产物不易结 晶，官能度较高（平均官能度2. 4?2. 5)，但所得产物粘度较大（25°C，30000mPa · S)。现 有技术采用聚酯（聚酯废料）制备聚酯多元醇，主要存在下述缺点：
[0003] (1)醇解反应所用催化剂单一且量较大（添加量大于醇解反应总物料量的 0. 2% )，这将对后续的反应及下游应用造成不良影响：一方面醇解催化剂具有极强的酯交 换催化效果，容易增大后续反应的缩聚程度，导致聚酯多元醇粘度过大从而影响产品使用， 另一方面醇解催化剂在高温下易加速聚氨酯泡沫的分解（机理与醇解类似），从而导致泡 沫热稳定性下降，影响其阻燃性；
[0004] (2)聚酯多元醇易结晶：不论是对苯二甲酸乙二醇酯还是对苯二甲酸一缩二乙二 醇酯，其分子结构都具有高度的对称性，因此由聚酯（聚酯废料）醇解液所制取的多元醇在 常温下极易结晶，通常而言，芳烃类聚酯多元醇（特别是对苯二甲酸型）与环戊烷等物理发 泡剂具有较差的混溶性，而聚酯多元醇结晶将加重上述效果，甚至发生白料的分层现象，这 将使得泡沫的启发性能变差，最终影响泡沫的泡孔结构及密度均一性，而目前公开的醇解 聚酯（聚酯废料）制取聚酯多元醇的方法中，缺少有效抑制聚酯多元醇结晶的办法；
[0005] (3)聚酯多元醇普遍在官能度方面存在缺陷：a.因官能度过低（平均官能度 2. 0?2. 2)，易造成聚氨酯泡沫尺寸稳定性下降；b.虽然官能度较高（平均官能度2. 4? 2. 5)，但粘度较大（25°C，20000?30000mPa · S)，易降低聚酯多元醇在发泡时的流动性，影 响其发泡效果。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的旨在克服上述现有技术中的不足，提供一种高官能度聚酯多元醇及 其制备方法。采用本发明高官能度聚酯多元醇，制备的聚氨酯板材的机械力学性能优于采 用通用型聚酯多元醇、并达到或优于聚醚多元醇所得泡沫板材。
[0007] 本发明的内容是：一种高官能度聚酯多元醇，其特征是：由900?1200质量份聚 酯醇解液、900质量份邻苯二甲酸酐、400?600质量份二元脂肪酸、800?1000质量份二元 醇、550?900质量份多元醇、0. 3?0. 5质量份酯化催化剂，经酯化反应并除去水分，再经 缩聚，即制得高官能度聚酯多元醇；
[0008] 所述聚酯醇解液的制备方法是：将1000质量份聚酯料、1000质量份醇解剂和 1. 2?1. 6质量份醇解催化剂投入有精馏柱的反应器A中，通入氮气，搅拌并升温至225? 235°C (特别优选235°C )，恒温搅拌20分钟（使聚酯料完全溶解），（之后缓慢）升温至 240?250°C (特别优选240°C )，在氮气保护下进行恒温6?8小时醇解反应，当反应器A的 精馏柱所脱除的乙二醇量达到48?50质量份且反应物粘度达到25°C下1000?1500mPa *S 之后，停止反应，降温至160°C，用硅藻土过滤（除去杂质），滤液即为制得的聚酯醇解液；
[0009] 所述聚酯料为聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂（简称PET)的切片、回收薄膜、回收切 片、回收塑料瓶、以及回收包装材料中一种或两种以上的混合粉碎物料，该物料的特性粘度 为 0· 55 ?0· 85dl/g (即 η = 0· 55 ?0· 85dl/g);
[0010] 所述醇解剂为二甘醇、三甘醇、四甘醇、甘油、以及季戊四醇中的一种或两种以上 的混合物；
[0011] 所述醇解催化剂为醋酸锌、二月桂酸二丁基锡、单丁基氧化锡、三氧化二锑、以及 钛酸正丁酯中的两种或两种以上的混合物；
[0012] 所述二元脂肪酸为丁二酸、戊二酸、己二酸、壬二酸、葵二酸中的任一种；
[0013] 所述二元醇为乙二醇、1,2-丙二醇、1，3_ 丁二醇、新戊二醇等中的一种或两种；
[0014] 所述多元醇为甘油、三羟甲基丙烷中的一种或两种的混合物；
[0015] 所述酯化催化剂为醋酸锌、钛酸正丁酯、钛酸四异丙酯、单丁基氧化锡、二丁基氧 化锡、以及氯化亚锡等中的任一种。
[0016] 本发明的内容中：所述高官能度聚酯多元醇的平均官能度为2. 4?2. 5、粘度为 25°C下彡IOOOOmPa · S、羟值300?350mgK0H/g、酸值为彡lmgKOH/g，且在2°C条件下储存 3个月后不结晶。
[0017] 本发明的内容中：所述醇解剂较好的为二甘醇、三甘醇、甘油的一种或两种的混合 物。
[0018] 本发明的内容中：所述醇解催化剂较好的为醋酸锌与钛酸正丁酯的混合物。
[0019] 本发明的内容中：所述二元脂肪酸较好的为己二酸。
[0020] 本发明的另一内容是：一种高官能度聚酯多元醇的制备方法，其特征是步骤如 下：
[0021] a、制备聚酯醇解液：将1000质量份聚酯料、1000质量份醇解剂和1. 2?1. 6质量 份醇解催化剂投入有精馏柱的反应器A中，通入氮气，搅拌并升温至225?235°C (特别优 选235°C )，恒温搅拌20分钟（使聚酯料完全溶解），（之后缓慢）升温至240?250°C (特 别优选240°C )，在氮气保护下进行恒温6?8小时醇解反应，当反应器A的精馏柱所脱除 的乙二醇量达到48?50质量份且反应物粘度达到25°C下1000?1500mPa · S之后，停止 反应，降温至160°C，用硅藻土过滤（除去杂质），滤液即为制得的聚酯醇解液；
[0022] 所述聚酯料为聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂（简称PET)的切片、回收薄膜、回收切 片、回收塑料瓶、以及回收包装材料中一种或两种以上的混合粉碎物料，该物料的特性粘度 为 0· 55 ?0· 85dl/g (即 η = 0· 55 ?0· 85dl/g);
[0023] 所述醇解剂为二甘醇、三甘醇、四甘醇、甘油、以及季戊四醇中的一种或两种以上 的混合物；
[0024] 所述醇解催化剂为醋酸锌、二月桂酸二丁基锡、单丁基氧化锡、三氧化二锑、以及 钛酸正丁酯中的两种或两种以上的混合物；
[0025] b、配料：按900?1200质量份聚酯醇解液、900质量份邻苯二甲酸酐、400?600 质量份二元脂肪酸、800?1000质量份二元醇、550?900质量份多元醇、0. 3?0. 5质量份 酯化催化剂的质量配比取各组分原料；
[0026] 所述二元脂肪酸为丁二酸、戊二酸、己二酸、壬二酸、葵二酸中的任一种；
[0027] 所述二元醇为乙二醇、1，2_丙二醇、1，3_ 丁二醇、新戊二醇等中的一种或两种；
[0028] 所述多元醇为甘油、三羟甲基丙烷中的一种或两种的混合物；
[0029] 所述酯化催化剂为醋酸锌、钛酸正丁酯、钛酸四异丙酯、单丁基氧化锡、二丁基氧 化锡、以及氯化亚锡等中的任一种。
[0030] c、制备高官能度聚酯多元醇：将步骤b所述各组分原料投入到有精馏柱的反应器 B中，通入氮气，搅拌升温，并控制反应器B的精馏柱顶部温度（始终）保持在100°C以内，当 反应器B内温度达到145?155°C时、保温进行酯化反应1?2小时（并除去生成的水）， 保温反应结束后反应器B的精馏柱顶部温度降低至70°C以下时，以每20分钟升温5°C的速 度、使反应器B内的温度达到160°C时、保温反应1小时，然后，以每20分钟升温5°C的速度、 使反应器B内的温度达到180°C时、保温反应1小时后，再以每20分钟升温5°C的速度、使 反应器B内的温度达到200°C时、保温反应1小时后，再以每20分钟升温5°C的速度升温至 220?230°C、保温反应1小时，保温反应结束后反应物料酸值彡10mgK0H/g且反应器B的 精馏柱顶部温度降至70°C以下时，停止加热，当反应物料温度降至200°C时停止通入氮气、 并缓慢抽真空至-〇. 070?-0. 085MPa，当酸值彡lmgKOH/g，停止反应，冷却，即制得高官能 度聚酯多元醇产物。
[0031] 本发明的另一内容中：步骤a中所述醇解剂较好的为二甘醇、三甘醇、甘油的一种 或两种的混合物。
[0032] 本发明的另一内容中：步骤a中所述醇解催化剂较好的为醋酸锌与钛酸正丁酯的 混合物。
[0033] 本发明的另一内容中：步骤b中所述二元脂肪酸较好的为己二酸。
[0034] 本发明的另一内容中：所述制得的高官能度聚酯多元醇的平均官能度为2.4? 2. 5、粘度为 25°C下彡 IOOOOmPa · S、羟值 300 ?350mgK0H/g、酸值为彡 lmgKOH/g，且在 2°C 条件下储存3个月后不结晶。
[0035] 所述的不结晶是指将该高官能度聚酯多元醇在2°C的条件下进行放置，3个月之 后采用肉眼观察，该高官能度聚酯多元醇仍然能保持澄清透明，不发生肉眼可见的浑浊现 象。因聚酯多元醇的结晶主要影响其与聚氨酯物理发泡剂的混溶性，严重者可造成聚酯多 元醇与物理发泡剂混溶后出现分层现象，并最终影响泡沫的启发性能，导致聚氨酯泡沫的 泡孔粗大、密度均一性下降。
[0036] 与现有技术相比，本发明具有下列特点和有益效果：
[0037] (1)本发明通过提高醇解温度（240°C )及高效催化剂复配（醋酸锌与钛酸正 丁酯）的方法，以降低醇解催化剂的使用量（用量仅为醇解反应总物料量的0.02%? 0. 04% )，经过6?8小时的醇解，能将反应物的粘度降低至1500mPa *S (25°C )以下，优于低 温下单一大剂量催化剂的醇解效果（25°C，粘度在2000mPa *S以上）。此外，本发明以精馏 柱所脱除乙二醇量及反应物粘度作为醇解反应终点判定指标，操作简单、产物批次稳定；
[0038] (2)本发明方法通过将二元酸（酸酐）、支链二元醇、多元醇等化合物引入醇解聚 酯（聚酯废料）液结构中，可有效地破坏对苯二甲酸乙二醇酯及对苯二甲酸一缩二乙二醇 酯的分子规整性，以达到所制备的聚酯多元醇不结晶的目的。特别是1，2-丙二醇、新戊二 醇等支链二元醇的加入，由于其扩大了聚酯多元醇的分子间距，更可提升分子规整性的破 坏效果，保证聚酯多元醇的不结晶性；
[0039] (3)本发明方法通过将己二酸、壬二酸、葵二酸等二元长链脂肪酸引入聚酯多元醇 主链结构，增强了其分子结构的柔韧性，有效降低了产物粘度。与不引入上述二元长链脂肪 酸的高官能度聚酯多元醇配方体系进行比较，本发明方法制得的二元长链脂肪酸的高官能 度聚酯多元醇,其粘度由25000?30000mPa · S(25°C )降低至IOOOOmPa · S(25°C )以下；
[0040] (4)本发明方法通过将甘油及三羟甲基丙烷进行搭配以提高聚酯多元醇的官能 度，通常，现有技术单纯采用甘油来提升聚酯多元醇的官能度，其分子结构上的仲羟基在缩 聚过程中具有较低的活性，可保证聚酯多元醇具有较低粘度，但此结构也严重影响了聚酯 多元醇与异氰酸酯的反应活性（伯羟基与异氰酸酯的反应活性是仲羟基的3倍），导致拉丝 及脱黏时间滞后，甚至出现泡沫发酥难以固化的现象。本发明通过将三羟甲基丙烷与甘油 进行一定程度的搭配，一方面可有效提升聚酯多元醇官能度，另一方面在保证聚酯多元醇 产物具有较低粘度的情况下（25°C，< IOOOOmPa *S)，其与异氰酸酯的凝胶反应活性几乎不 受影响；
[0041] (5)本发明方法合成高官能度聚酯多元醇的工艺简单，易于工业化生产，整个过程 中无污染物产生，符合环保要求，容易操作，实用性强。
【具体实施方式】
[0042] 下面给出的实施例拟对本发明作进一步说明，但不能理解为是对本发明保护范围 的限制，该领域的技术人员根据上述本发明的内容对本发明作出的一些非本质的改进和调 整，仍属于本发明的保护范围。
[0043] 第一部分制备聚酯醇解液
[0044] 实施例 1-1 :
[0045] 将聚酯切片（η = 0· 85dl/g) 1000 kg、二甘醇1000 kg、醋酸锌〇· 8 kg、钛酸正丁酯 0. 8 kg投入反应器A，通入氮气，搅拌并升温至235°C，恒温搅拌20分钟使聚酯切片完全溶 解，之后缓慢升温至240°C，在氮气保护下进行恒温6小时醇解反应，当反应器A的精馏柱所 脱除的乙二醇量达到48 kg且反应物粘度达到25°C下1100?1200mPa · S之后，停止反应， 降温至160°C，用硅藻土过滤杂质，即得到聚酯醇解液。
[0046] 实施例 1-2 :
[0047] 将回收 PET 薄膜粉料（η = 0· 73dl/g) 1000 kg，二甘醇 1000 kg，醋酸锌 〇· 6 kg、钛 酸正丁酯〇. 6 kg投入反应器A，通入氮气，搅拌并升温至240°C，恒温搅拌20分钟使回收PET 薄膜完全溶解，之后缓慢升温至240°C，在氮气保护下进行恒温8小时醇解反应，当反应器A 的精馏柱所脱除的乙二醇量达到50 kg且反应物粘度达到25°C 1100?1200mPa *S之后，降 温至160°C，采用硅藻土过滤杂质，即得聚酯醇解液。
[0048] 实施例 1-3 :
[0049] 将回收聚酯切片（η =0.55dl/g) 1000 kg，甘油1000 kg，醋酸锌〇.7kg、钛酸正丁 酯0. 6 kg投入反应器A，通入氮气，搅拌并升温至235°C，恒温搅拌20分钟使回收聚酯切片 完全溶解，之后缓慢升温至245°C，在氮气保护下进行恒温7小时醇解反应，当反应器A的精 馏柱所脱除的乙二醇量达到49 kg且反应物粘度达到25°C下1100?1200mPa *S之后，降温 至160°C，采用硅藻土过滤杂质，即得聚酯醇解液。
[0050] 实施例 1-4 :
[0051] 将聚酯切片（n =0.82dl/g) 1000 kg，二甘醇 500 kg，甘油 500 kg，醋酸锌 〇.7kg、 钛酸正丁酯〇. 8 kg投入反应器A，通入氮气，搅拌并升温至225°C，恒温搅拌20分钟使聚酯 切片完全溶解，之后缓慢升温至245°C，在氮气保护下进行恒温6小时醇解反应，当反应器A 的精馏柱所脱除的乙二醇量达到48 kg且反应物粘度达到25°C 1400?1500mPa *S之后，停 止反应，降温至160°C，用硅藻土过滤杂质，即得到聚酯醇解液。
[0052] 实施例 1-5 :
[0053] 将回收 PET 薄膜粉料（η = 0· 73dl/g) 1000 kg，二甘醇 500 kg，甘油 500 kg，醋酸 锌0. 6 kg、钛酸正丁酯〇. 8 kg投入反应器A，通入氮气，搅拌并升温至227°C，恒温搅拌20 分钟使回收PET薄膜完全溶解，之后缓慢升温至250°C，在氮气保护下进行恒温8小时醇解 反应，当反应器A的精馏柱所脱除的乙二醇量达到50 kg且反应物粘度达到25°C 1400? 1500mPa · S之后，降温至160。。，采用硅藻土过滤杂质，即得聚酯醇解液。
[0054] 实施例 1-6 :
[0055] 将回收聚酯切片（η = 0· 59dl/g) 1000 kg，二甘醇500 kg，甘油500 kg，醋酸锌〇· 6 kg、二月桂酸二丁基锡0. 2 kg、三氧化二锑〇. 7 kg投入反应器A，通入氮气，搅拌并升温至 231°C，恒温搅拌20分钟使回收聚酯切片完全溶解，之后缓慢升温至246°C，在氮气保护下 进行恒温7小时醇解反应，当反应器A的精馏柱所脱除的乙二醇量达到49 kg且反应物粘度 达到25°C下1400?1500mPa · S之后，降温至160°C，采用硅藻土过滤杂质，即得聚酯醇解 液。
[0056] 实施例 1-7 :
[0057] 将聚酯切片（η = 0· 82dl/g) 1000 kg，二甘醇 300 kg，三甘醇 200 kg，甘油 500 kg， 醋酸锌0. 5 kg、钛酸正丁酯〇. 8 kg投入反应器A，通入氮气，搅拌并升温至230°C，恒温搅拌 20分钟使聚酯切片完全溶解，之后缓慢升温至250°C，在氮气保护下进行恒温6小时醇解 反应，当反应器A的精馏柱所脱除的乙二醇量达到48 kg且反应物粘度达到25°C 1300? HOOmPa · S之后，停止反应，降温至160°C，用硅藻土过滤杂质，即得到聚酯醇解液。
[0058] 实施例 1-8 :
[0059] 将回收 PET 薄膜粉料（η = 0· 74dl/g) 1000 kg，二甘醇 300 kg，三甘醇 200 kg，甘 油500 kg，二月桂酸二丁基锡〇. 2 kg、三氧化二锑〇. 5 kg、钛酸正丁酯〇. 6 kg投入反应器A， 通入氮气，搅拌并升温至225°C，恒温搅拌20分钟使回收PET薄膜完全溶解，之后缓慢升温 至242°C，在氮气保护下进行恒温8小时醇解反应，当反应器A的精馏柱所脱除的乙二醇量 达到50 kg且反应物粘度达到25°C 1300?HOOmPa · S之后，降温至160°C，采用硅藻土过 滤杂质即得聚酯醇解液。
[0060] 实施例 1-9 :
[0061] 将回收聚酯切片（Π =0.58(11/^)100(^§，二甘醇30(^8，三甘醇20(^8，甘油500 kg，三氧化二锑0. 3 kg、钛酸正丁酯1. 〇 kg投入反应器Α，通入氮气，搅拌并升温至228°C， 恒温搅拌20分钟使回收聚酯切片完全溶解，之后缓慢升温至248°C，在氮气保护下进行恒 温7小时醇解反应，当反应器A的精馏柱所脱除的乙二醇量达到49 kg且反应物粘度达到 25°C 1300?HOOmPa · S之后，降温至160°C，采用硅藻土过滤杂质即得聚酯醇解液。
[0062] 实施例 1-10 :
[0063] 将回收聚酯切片（η = 0· 59dl/g) 1000 kg，二甘醇500 kg，甘油285 kg，季戊四醇 215 kg，醋酸锌〇. 7 kg、单丁基氧化锡〇. 7 kg投入反应器A，通入氮气，搅拌并升温至235°C， 恒温搅拌20分钟使回收聚酯切片完全溶解，之后缓慢升温至250°C，在氮气保护下进行恒 温7小时醇解反应，当反应器A的精馏柱所脱除的乙二醇量达到49 kg且反应物粘度达到 25°C 1400?1500mPa · S之后，降温至160°C，采用硅藻土过滤杂质即得聚酯醇解液。
[0064] 第二部分制备高官能度聚酯多元醇
[0065] 实施例 2-1 :
[0066] 备料：实施例1-1制备的聚酯醇解液1200 kg、邻苯二甲酸酐900 kg、己二酸450 kg、 乙二醇495 kg、1，2-丙二醇405 kg、甘油360 kg、三羟甲基丙烷540 kg和单丁基氧化锡〇. 3 kg。
[0067] 制备工艺：将上述配方的物料投入反应器B中，通入氮气，搅拌升温，并控制反应 器B的精馏柱顶部温度始终保持在KKTC以内，当反应器B内温度达到150°C时，保温进行 酯化反应1. 5小时并除去生成的水，保温结束后反应器B的精馏柱顶部温度为65°C，这之 后以每20分钟升温5°C的速度，使反应器B内的温度达到160°C时，保温1小时后，以每20 分钟升温5°C的速度，使反应器B内的温度达到180°C时，保温1小时后，以每20分钟升温 5°C的速度，使反应器B内的温度达到200°C时，保温1小时后，再以每20分钟升温5°C的速 度升温至225°C，再保温1小时，保温结束后反应物酸值为9. 0mgK0H/g，精馏柱顶温为60°C， 停止加热，当反应物料温度降至200°C时停止通入氮气，并缓慢抽真空至-0. 08MPa，当酸值 < lmgKOH/g，停止反应，冷却，即得到聚酯多元醇产物。测试聚酯多元醇的各项指标：酸值 0· 85mgK0H/g，羟值 335mgK0H/g，粘度 7078mPa · S(25°C )，平均官能度 2. 42。
[0068] 实施例 2-2 :
[0069] 备料：实施例1-2制备的醇解液950 kg，邻苯二甲酸酐900 kg，己二酸450 kg，乙二 醇495 kg，新戊二醇550 kg，甘油337 kg，三羟甲基丙烷490 kg和单丁基氧化锡〇. 35 kg。
[0070] 制备工艺及其他参数都与实施例2-1相同，测试聚酯多元醇的各项指标：酸值 0· 96mgK0H/g，羟值 302mgK0H/g，粘度 8263mPa · S(25°C )，平均官能度 2. 50。
[0071] 实施例 2-3:
[0072] 备料：实施例1-3制备的醇解液1000 kg，邻苯二甲酸酐900 kg，己二酸450 kg，乙 二醇495 kg，1，2-丙二醇405 kg，甘油345 kg，三羟甲基丙烷500 kg和单丁基氧化锡〇. 4 kg。
[0073] 制备工艺：将上述配方的物料投入反应器B中，通入氮气，搅拌升温，并控制反应 器B的精馏柱顶部温度始终保持在KKTC以内，当反应器B内温度达到145°C时，保温进行 酯化反应2小时并除去生成的水，保温结束后反应器B的精馏柱顶部温度为68°C，这之后以 每20分钟升温5°C的速度，使反应器B内的温度达到160°C时，保温1小时后，以每20分钟 升温5°C的速度，使反应器B内的温度达到180°C时，保温1小时后，以每20分钟升温5°C的 速度，使反应器B内的温度达到200°C时，保温1小时后，再以每20分钟升温5°C的速度升 温至220°C，再保温1小时，保温结束后反应物酸值为9. 8mgK0H/g，精馏柱顶温为68°C，停止 加热，当反应物料温度降至200°C时停止通入氮气，并缓慢抽真空至-0. 08MPa，整个缩聚反 应需进行4小时，当酸值< lmgKOH/g，停止反应，冷却，即得到聚酯多元醇产物。测试聚酯多 元醇的各项指标：酸值〇. 87mgK0H/g，羟值321mgK0H/g，粘度7634mPa · S (25°C )，平均官能 度 2. 45。
[0074] 实施例 2-4 :
[0075] 备料：实施例1-4制备的醇解液950 kg，邻苯二甲酸酐900 kg，丁二酸400 kg，乙二 醇500 kg，1，3-丁二醇480 kg，甘油100 kg，三羟甲基丙烷490 kg和单丁基氧化锡〇. 35 kg。其 制备工艺及其他参数都与实施例2-3相同，测试聚酯多元醇的各项指标：酸值0.93mgK0H/ g，羟值 311mgK0H/g，粘度 7958mPa · S(25°C )，平均官能度 2. 48。
[0076] 实施例 2-5 :
[0077] 备料：实施例1-5制备的醇解液1050 kg，邻苯二甲酸酐900 kg，己二酸450 kg，乙 二醇550 kg，新戊二醇650 kg，甘油95 kg，三羟甲基丙烷500 kg和单丁基氧化锡〇. 45 kg。
[0078] 制备工艺：将上述配方的物料投入反应器B中，通入氮气，搅拌升温，并控制反应 器B的精馏柱顶部温度始终保持在KKTC以内，当反应器B内温度达到155°C时，保温进行 酯化反应1小时并除去生成的水，保温结束后反应器B的精馏柱顶部温度为59°C，这之后以 每20分钟升温5°C的速度，使反应器B内的温度达到160°C时，保温1小时后，以每20分钟 升温5°C的速度，使反应器B内的温度达到180°C时，保温1小时后，以每20分钟升温5°C的 速度，使反应器B内的温度达到200°C时，保温1小时后，再以每20分钟升温5°C的速度升 温至230°C，再保温1小时，保温结束后反应物酸值为8. 8mgK0H/g，精馏柱顶温为56°C，停止 加热，当反应物料温度降至200°C时停止通入氮气，并缓慢抽真空至-0. 08MPa，整个缩聚反 应需进行3小时，当酸值< lmgKOH/g，停止反应，冷却，即得到聚酯多元醇产物。测试聚酯多 元醇的各项指标：酸值〇. 86mgK0H/g，羟值325mgK0H/g，粘度7558mPa · S(25°C )，平均官能 度 2. 46。
[0079] 实施例 2-6 :
[0080] 备料：实施例1-6制备的醇解液1150 kg，邻苯二甲酸酐900 kg，戊二酸420 kg，乙 二醇500 kg，1，3- 丁二醇600 kg，甘油70 kg，三羟甲基丙烷540 kg和醋酸锌〇. 5 kg。
[0081] 制备工艺及其他参数都与实施例2-5相同，测试聚酯多元醇的各项指标：酸值 0· 84mgK0H/g，羟值 338mgK0H/g，粘度 7008mPa · S(25°C )，平均官能度 2. 42。
[0082] 实施例 2-7 :
[0083] 备料：实施例1-7制备的醇解液980 kg，邻苯二甲酸酐900 kg，壬二酸560 kg，乙二 醇495 kg，1，2-丙二醇405 kg，甘油loo kg，三羟甲基丙烷490 kg和氯化亚锡〇. 3 kg。
[0084] 制备工艺：将上述配方的物料投入反应器B中，通入氮气，搅拌升温，并控制反应 器B的精馏柱顶部温度始终保持在KKTC以内，当反应器B内温度达到152°C时，保温进行 酯化反应1小时并除去生成的水，保温结束后反应器B的精馏柱顶部温度为60°C，这之后以 每20分钟升温5°C的速度，使反应器B内的温度达到160°C时，保温1小时后，以每20分钟 升温5°C的速度，使反应器B内的温度达到180°C时，保温1小时后，以每20分钟升温5°C的 速度，使反应器B内的温度达到200°C时，保温1小时后，再以每20分钟升温5°C的速度升 温至230°C，再保温1小时，保温结束后反应物酸值为8. 4mgK0H/g，精馏柱顶温为54°C，停止 加热，当反应物料温度降至200°C时停止通入氮气，并缓慢抽真空至-0. 08MPa，整个缩聚反 应需进行4小时，当酸值< lmgKOH/g，停止反应，冷却，即得到聚酯多元醇产物。测试聚酯多 元醇的各项指标：酸值〇. 92mgK0H/g，羟值302mgK0H/g，粘度7238mPa · S(25°C )，平均官能 度 2. 41。
[0085] 实施例 2-8 :
[0086] 备料：实施例1-8制备的醇解液1000 kg，邻苯二甲酸酐900 kg，葵二酸600 kg，乙 二醇495 kg，新戊二醇550 kg，甘油95 kg，三羟甲基丙烷500 kg和钛酸正丁酯〇. 35 kg。
[0087] 制备工艺及其他参数都与实施例2-7相同，测试聚酯多元醇的各项指标：酸值 0· 88mgK0H/g，羟值 315mgK0H/g，粘度 6894mPa · S(25°C )。
[0088] 实施例 2-9 :
[0089] 备料：实施例1-9制备的醇解液1200 kg，邻苯二甲酸酐900 kg，己二酸450 kg，乙 二醇495 kg，1，3-丙二醇405 kg，甘油70 kg，三羟甲基丙烷540 kg和二丁基氧化锡〇. 4 kg。
[0090] 制备工艺：将上述配方的物料投入反应器B中，通入氮气，搅拌升温，并控制反应 器B的精馏柱顶部温度始终保持在KKTC以内，当反应器B内温度达到152°C时，保温进行 酯化反应1小时并除去生成的水，保温结束后反应器B的精馏柱顶部温度为60°C，这之后以 每20分钟升温5°C的速度，使反应器B内的温度达到160°C时，保温1小时后，以每20分钟 升温5°C的速度，使反应器B内的温度达到180°C时，保温1小时后，以每20分钟升温5°C的 速度，使反应器B内的温度达到200°C时，保温1小时后，再以每20分钟升温5°C的速度升 温至230°C，再保温1小时，保温结束后反应物酸值为8. 4mgK0H/g，精馏柱顶温为54°C，停止 加热，当反应物料温度降至200°C时停止通入氮气，并缓慢抽真空至-0. 08MPa，整个缩聚反 应需进行4小时，当酸值< lmgKOH/g，停止反应，冷却，即得到聚酯多元醇产物。测试聚酯多 元醇的各项指标：酸值〇. 82mgK0H/g，羟值327mgK0H/g，粘度6484mPa · S(25°C )，平均官能 度 2. 40。
[0091] 实施例 2-10:
[0092] 备料：实施例1-10制备的醇解液900 kg，邻苯二甲酸酐900 kg，丁二酸400 kg，乙二 醇450 kg，1，2-丙二醇350 kg，甘油200 kg，三羟甲基丙烷350 kg和钛酸四异丙酯〇. 45 kg。
[0093] 制备工艺及其他参数都与实施例2-9相同，测试聚酯多元醇的各项指标：酸值 0· 87mgK0H/g，羟值 320mgK0H/g，粘度 7769mPa · S(25°C )，平均官能度 2. 46。
[0094] 第三部分制备高强度聚氨酯硬质泡沫的应用实施例
[0095] 实施例 3-1 :
[0096] 取100 kg实施例2-1制备的聚酯多元醇，2?3 kg水，2. 5?3. 5 kg匀泡剂，〇. 6? 0. 8 kg催化剂（辛酸亚锡与三乙醇胺复配），高速搅拌混合均匀，之后加入1〇5 kg异氰酸酯 并高速搅拌25s?30s，上述高速搅拌转速需> 3000r/min，搅拌结束后将混合料迅速倒入 70°C铝制模具中，并于KKTC下熟化4小时，脱模即可制得高强度聚氨酯硬质泡沫。
[0097] 实施例 3-2 :
[0098] 取100 kg实施例2-2制备的聚酯多元醇，其余原料质量份数及泡沫制备步骤与应 用实施例1相同。
[0099] 实施例 3-3 :
[0100] 取100 kg实施例2-3制备的聚酯多元醇，其余原料质量份数及泡沫制备步骤与应 用实施例1相同。
[0101] 实施例 3-4:
[0102] 取100 kg实施例2-4制备的聚酯多元醇，其余原料质量份数及泡沫制备步骤与应 用实施例1相同。
[0103] 实施例 3-5 :
[0104] 取100 kg实施例2-5制备的聚酯多元醇，其余原料质量份数及泡沫制备步骤与应 用实施例1相同。
[0105] 实施例 3-6 :
[0106] 取100 kg实施例2-6制备的聚酯多元醇，其余原料质量份数及泡沫制备步骤与应 用实施例1相同。
[0107] 实施例 3-7 :
[0108] 取100 kg实施例2-7制备的聚酯多元醇，其余原料质量份数及泡沫制备步骤与应 用实施例1相同。
[0109] 实施例 3-8 :
[0110] 取100 kg实施例2-8制备的聚酯多元醇，其余原料质量份数及泡沫制备步骤与应 用实施例1相同。
[0111] 实施例 3-9:
[0112] 取100 kg实施例2-9制备的聚酯多元醇，其余原料质量份数及泡沫制备步骤与应 用实施例1相同。
[0113] 实施例 3-10:
[0114] 取100 kg实施例2-10制备的聚酯多元醇，其余原料质量份数及泡沫制备步骤与应 用实施例1相同。
[0115] 对比例1 :
[0116] 取100 kg聚酯多元醇（牌号3152),2?3 kg水，2.0?2. 5 kg匀泡剂，〇.6?0.8 kg催化剂（辛酸亚锡与三乙醇胺复配），105 kg异氰酸酯，泡沫制备步骤与应用实施例1相 同。
[0117] 对比例2:
[0118] 取100 kg聚酯多元醇（牌号2352),2?3 kg水，2.0?2. 5 kg匀泡剂，〇.6?0.8 kg催化剂（辛酸亚锡与三乙醇胺复配），105 kg异氰酸酯，泡沫制备步骤与应用实施例1相 同。
[0119] 对比例3:
[0120] 取100 kg聚酯多元醇（牌号1752),2?3 kg水，2.0?2. 5 kg匀泡剂，〇.6?0.8 kg催化剂（辛酸亚锡与三乙醇胺复配），105 kg异氰酸酯，泡沫制备步骤与应用实施例1相 同。
[0121] 对比例4
[0122] 取100 kg聚醚多元醇（牌号4110),2?3 kg水，2.0?2. 5 kg匀泡剂，0.4?0.6 kg催化剂（辛酸亚锡与三乙醇胺复配），105 kg异氰酸酯，泡沫制备步骤与应用实施例1相 同。
[0123] 对比例5:
[0124] 取100 kg聚醚多元醇（牌号635)，2?3 kg水，2. 0?2. 5 kg匀泡剂，〇· 4?0· 6 kg 催化剂（辛酸亚锡与三乙醇胺复配），105 kg异氰酸酯，泡沫制备步骤与应用实施例1相同。
[0125] 对比例6:
[0126] 取100 kg聚醚多元醇（牌号450)，2?3 kg水，2. 0?2. 5 kg匀泡剂，〇· 4?0· 6 kg 催化剂（辛酸亚锡与三乙醇胺复配），105 kg异氰酸酯，泡沫制备步骤与应用实施例1相同。
[0127] 应用实施例与对比例所制得的聚氨酯泡沫材料的性能测试值如下表：
[0128] 应用实施例与对比例所制聚氨酯硬质泡沫材料的机械性能表
[0129]
【权利要求】
1. 一种高官能度聚酯多元醇，其特征是：由900?1200质量份聚酯醇解液、900质量份 邻苯二甲酸酐、400?600质量份二元脂肪酸、800?1000质量份二元醇、550?900质量份 多元醇、0. 3?0. 5质量份酯化催化剂，经酯化反应并除去水分，再经缩聚，即制得高官能度 聚酯多元醇； 所述高官能度聚酯多元醇的平均官能度为2. 4?2. 5、粘度为25°C下彡10000 mPa *S、 羟值300?350 mgKOH/g、酸值为< 1 mgKOH/g，且在2°C条件下储存3个月后不结晶； 所述聚酯醇解液的制备方法是：将1000质量份聚酯料、1000质量份醇解剂和1. 2? 1. 6质量份醇解催化剂投入有精馏柱的反应器A中，通入氮气，搅拌并升温至225?235°C， 恒温搅拌20分钟，升温至240?250°C，在氮气保护下进行恒温6?8小时醇解反应，当反 应器A的精馏柱所脱除的乙二醇量达到48?50质量份且反应物粘度达到25°C下1000? 1500 mPa*S之后，停止反应，降温至160 °C，用硅藻土过滤，滤液即为制得的聚酯醇解液； 所述聚酯料为聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂的切片、回收薄膜、回收切片、回收塑料瓶、 以及回收包装材料中一种或两种以上的混合粉碎物料，该物料的特性粘度为〇. 55?0. 85 dl/g ； 所述醇解剂为二甘醇、三甘醇、四甘醇、甘油、以及季戊四醇中的一种或两种以上的混 合物； 所述醇解催化剂为醋酸锌、二月桂酸二丁基锡、单丁基氧化锡、三氧化二锑、以及钛酸 正丁酯中的两种或两种以上的混合物； 所述二元脂肪酸为丁二酸、戊二酸、己二酸、壬二酸、葵二酸中的任一种； 所述二元醇为乙二醇、1，2_丙二醇、1,3-丁二醇、新戊二醇中的一种或两种； 所述多元醇为甘油、三羟甲基丙烷中的一种或两种的混合物； 所述酯化催化剂为醋酸锌、钛酸正丁酯、钛酸四异丙酯、单丁基氧化锡、二丁基氧化锡、 以及氯化亚锡中的任一种。
2. 按权利要求1所述的高官能度聚酯多元醇，其特征是：所述醇解剂为二甘醇、三甘 醇、甘油的一种或两种的混合物。
3. 按权利要求1所述的高官能度聚酯多元醇，其特征是：所述醇解催化剂为醋酸锌与 钛酸正丁酯的混合物。
4. 按权利要求1所述的高官能度聚酯多元醇，其特征是：所述二元脂肪酸为己二酸。
5. -种高官能度聚酯多元醇的制备方法，其特征是步骤如下： a、制备聚酯醇解液：将1000质量份聚酯料、1000质量份醇解剂和1. 2?1. 6质量份醇 解催化剂投入有精馏柱的反应器A中，通入氮气，搅拌并升温至225?235°C，恒温搅拌20 分钟，升温至240?250°C，在氮气保护下进行恒温6?8小时醇解反应，当反应器A的精馏 柱所脱除的乙二醇量达到48?50质量份且反应物粘度达到25°C下1000?1500 mPa · S 之后，停止反应，降温至160 °C，用硅藻土过滤，滤液即为制得的聚酯醇解液； 所述聚酯料为聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂的切片、回收薄膜、回收切片、回收塑料瓶、 以及回收包装材料中一种或两种以上的混合粉碎物料，该物料的特性粘度为〇. 55?0. 85 dl/g ； 所述醇解剂为二甘醇、三甘醇、四甘醇、甘油、以及季戊四醇中的一种或两种以上的混 合物； 所述醇解催化剂为醋酸锌、二月桂酸二丁基锡、单丁基氧化锡、三氧化二锑、以及钛酸 正丁酯中的两种或两种以上的混合物； b、 配料：按900?1200质量份聚酯醇解液、900质量份邻苯二甲酸酐、400?600质量 份二元脂肪酸、800?1000质量份二元醇、550?900质量份多元醇、0. 3?0. 5质量份酯化 催化剂的质量配比取各组分原料； 所述二元脂肪酸为丁二酸、戊二酸、己二酸、壬二酸、葵二酸中的任一种； 所述二元醇为乙二醇、1，2_丙二醇、1，3_ 丁二醇、新戊二醇中的一种或两种； 所述多元醇为甘油、三羟甲基丙烷中的一种或两种的混合物； 所述酯化催化剂为醋酸锌、钛酸正丁酯、钛酸四异丙酯、单丁基氧化锡、二丁基氧化锡、 以及氯化亚锡中的任一种； c、 制备高官能度聚酯多元醇：将步骤b所述各组分原料投入到有精馏柱的反应器B中， 通入氮气，搅拌升温，并控制反应器B的精馏柱顶部温度保持在100°C以内，当反应器B内温 度达到145?155°C时、保温进行酯化反应1?2小时，保温反应结束后反应器B的精馏柱 顶部温度降低至70°C以下时，以每20分钟升温5°C的速度、使反应器B内的温度达到160°C 时、保温反应1小时，然后，以每20分钟升温5°C的速度、使反应器B内的温度达到180°C时、 保温反应1小时后，再以每20分钟升温5°C的速度、使反应器B内的温度达到200°C时、保 温反应1小时后，再以每20分钟升温5°C的速度升温至220?230°C、保温反应1小时，保 温反应结束后反应物料酸值< 10 mgKOH/g且反应器B的精馏柱顶部温度降至70°C以下时， 停止加热，当反应物料温度降至200°C时停止通入氮气、并缓慢抽真空至-0. 070?-0. 085 MPa，当酸值彡1 mgKOH/g，停止反应，冷却，即制得高官能度聚酯多元醇产物。
6. 按权利要求5所述高官能度聚酯多元醇的制备方法，其特征是：步骤a中所述醇解 剂为二甘醇、三甘醇、甘油的一种或两种的混合物。
7. 按权利要求5所述高官能度聚酯多元醇的制备方法，其特征是：步骤a中所述醇解 催化剂为醋酸锌与钛酸正丁酯的混合物。
8. 按权利要求5所述高官能度聚酯多元醇的制备方法，其特征是：步骤b中所述二元 脂肪酸为己二酸。
9. 按权利要求5所述高官能度聚酯多元醇的制备方法，其特征是：所述制得的高官能 度聚酯多元醇的平均官能度为2. 4?2. 5、粘度为25°C下彡10000 mPa，S、羟值300?350 mgKOH/g、酸值为< 1 mgKOH/g，且在2°C条件下储存3个月后不结晶。
【文档编号】C08G63/66GK104262596SQ201410488556
【公开日】2015年1月7日 申请日期:2014年9月23日 优先权日:2014年9月23日
【发明者】罗金安, 陈维敏, 黄杰, 梁倩倩 申请人:四川东材科技集团股份有限公司