一种NDI预聚体的合成方法与流程

本发明涉及复合材料，尤其是一种ndi预聚体的合成方法。

背景技术：

1、ndi是萘二异氰酸酯的简称，其特点是：动态性能优异，耐高温，机械强度高，异变色。由于其预聚体单体含量高，储存稳定性差，一般制品企业都采用自制预聚体用于成品加工。目前主要合成方式是反应釜式间歇的合成方法和采用静态反应器或双螺杆反应器的连续合成方法。釜式反应投资少，但在釜里的搅拌效率低，传热效率低，温度不易掌控，容易出现自聚和多聚产物，导致游离ndi含量过高，既影响最终产品机械性能，还需要使用大量的稳定剂来保持物料的储存稳定性；还有使用间歇生产时反应釜的清洗时间久费用高。

2、连续合成产品质量稳定，但设备投资大，不适应小批量生产。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种ndi预聚体的合成方法。

2、本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

3、一种ndi预聚体的合成方法，包括以下步骤：

4、步骤s1：原料准备，按重量百分数计，分别称取多元醇100份和ndi23～26份；

5、步骤s2：将步骤s1所得多元醇注入储料脱水罐中，再向储料脱水罐中加入一定比例的抗氧化剂和稳定剂混合均匀，并于120℃真空脱水1小时；

6、步骤s3：将步骤s2所得多元醇通过管式加热器将其快速升温到130～135℃；

7、步骤s4：将步骤s3所得多元醇使用计量泵配合失重称按2～50公斤每分钟的速度将所述多元醇注入高速混合器内，同步使用螺杆喂料器配合失重称按每分钟0.3～12公斤的ndi输送到高速混合器内，进行高速混合；

8、步骤s5：将步骤s4所得混合物注入110-135℃的反应釜内，采用高速分散盘或框式搅拌器的一种或两种混用，加料结束后持续搅拌10分钟；

9、步骤s6：观察到ndi完全溶化后打开反应釜的放料阀，于5～10分钟内将反应好的物料通过带冷却夹套的sy静态混合器降温至85℃以下；

10、步骤s7：将步骤s6所得物料冷却至常温成型。

11、固体ndi使用失重称配合螺杆输送，还可以使用失重称配合电磁阀输送；液体ndi使用失重称或流量计单独或一起使用来控制流量的准确度，流量计可以采用质量流量计、转子流量计、电磁流量计。

12、反应釜内聚合时间为5～20分钟，反应温度维持110～135℃之间，反应时间太久、温度过高会促进预聚体的自聚，导致产品粘度增加。

13、进一步地，所述多元醇包括聚己二酸二醇体系的聚酯多元醇、聚己内酯、聚碳酸酯多元醇、四氢呋喃均聚醚二元醇、己内酯与四氢呋喃均聚醚的共聚物多元醇一种或几种混合。

14、多元醇组份使用高精度计量泵输送，通过失重称或流量计单独或一起使用来控制计量泵流量的准确度，流量计可以采用质量流量计、转子流量计、电磁流量计。

15、通过失重称或流量计可以准确计量实际加入的聚酯多元醇的重量，弥补由于气泡和物料温度导致密度变化产生的计量泵输送的误差。

16、sy静态混合器降温至85℃以下，快速降温能够有效提高产品的储存稳定性。

17、进一步地，高速混合器转速2800～4000转/分钟，转子直径为混合腔内径的90～99％，齿片4～10列，厚度1～3mm，间隔距离4～10mm。

18、进一步地，所述高速混合器底部呈锥形，与混合腔底部间隙0.5～5mm，所述混合腔直径30～100mm，所述混合腔有效长度100～300mm。

19、经过短时间的高速混合，可以使物料快速均化后进入反应釜，提高混合效率并避免了局部剧烈放热的现象。

20、进一步地，所述稳定剂为苯甲酰氯、磷酸、草酸、柠檬酸、己二酸、十二烷基苯磺酸、油酸其中的一种或几种混合使用，使用量为多元醇组份的100～500ppm。

21、一定比例的稳定剂能有效抑制ndi的自聚反应。

22、进一步地，所述储料脱水罐采用导热油循环盘管加热和冷却，用高精度热电偶控制温度，真空-0.1mpa。

23、进一步地，所述助剂为抗氧剂1010或1135其中的一种或两种混合使用。

24、进一步地，所述反应釜容积为30～100升，其内部高度与内径之比为1：1～5：1，所述反应釜内壁抛光或附着四氟乙烯涂层，采用导热油循环盘管加热和冷却，采用高精度热电偶控制温度，预热温度为135～137℃，承受压力为-0.1～1mpa。

25、反应釜内壁抛光或使用附着四氟乙烯涂层处理后，可以有效减少物料的附着，降低自聚物的比例，更容易清洗。

26、反应釜的数量可以从一个增加到5个，以维持后期成品生产加工的连续性。

27、进一步地，所述分散盘采用一层或多层结构，分散盘的转速为500～1200转/分钟，所述框式搅拌器的转速为100～200转/分钟。

28、分散盘或分散盘配合框式搅拌会更好的提高搅拌效率。

29、本发明与现有技术相比具有以下优点：

30、1、本发明通过控制反应釜内聚合时间为5～20分钟，反应温度维持110～135℃之间，克服了反应时间太久、温度过高导致的预聚体的自聚，导致产品粘度增加的问题。

31、2、本发明通过固体ndi使用失重称配合螺杆输送，或者使用失重称配合电磁阀输送；液体ndi使用失重称或流量计单独或一起使用来控制流量的准确度，保证了工艺精度的准确性以及工艺的稳定性。

32、3、本发明多元醇通过失重称或流量计可以准确计量实际加入的聚酯多元醇的重量，弥补由于气泡和物料温度导致密度变化产生的计量泵输送的误差。

33、4、本发明使用sy静态混合器降温至85℃以下，快速降温能够有效提高产品的储存稳定性。

34、5、本发明经过短时间的高速混合，可以使物料快速均化后进入反应釜，提高混合效率并避免了局部剧烈放热的现象。

35、6、本发明添加一定比例的稳定剂能有效抑制ndi的自聚反应。

36、7、本发明通过分散盘或分散盘配合框式搅拌器更好的提高搅拌效率。

37、8、本发明工艺的温度容易掌控，避免出现自聚和多聚产物，减少了游离ndi，保持了最终产品机械性能，减少了稳定剂的使用量，保持物料的储存稳定性，克服了使用间歇生产时反应釜的清洗时间久的问题，节省了成本，连续合成产品质量稳定，投资小，适应小批量生产。

技术特征：

1.一种ndi预聚体的合成方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的ndi预聚体的合成方法，其特征在于，所述多元醇包括聚己二酸二醇体系的聚酯多元醇、聚己内酯多元醇、聚碳酸酯多元醇、四氢呋喃均聚醚二元醇、己内酯与四氢呋喃均聚醚的共聚物多元醇一种或几种混合。

3.根据权利要求1所述的ndi预聚体的合成方法，其特征在于，高速混合器转速2800～4000转/分钟，转子直径为混合腔内径的90～99％，齿片4～10列，厚度1～3mm，间隔距离4～10mm。

4.根据权利要求1所述的ndi预聚体的合成方法，其特征在于，所述高速混合器底部呈锥形，与混合腔底部间隙0.5～5mm，所述混合腔直径30～100mm，所述混合腔有效长度100～300mm。

5.根据权利要求1所述的ndi预聚体的合成方法，其特征在于，所述稳定剂为苯甲酰氯、磷酸、草酸、柠檬酸、己二酸、十二烷基苯磺酸、油酸其中的一种或几种混合使用，使用量为多元醇组份的100～500ppm。

6.根据权利要求1所述的ndi预聚体的合成方法，其特征在于，所述储料脱水罐采用导热油循环盘管加热和冷却，用高精度热电偶控制温度，真空-0.1mpa。

7.根据权利要求1所述的ndi预聚体的合成方法，其特征在于，所述助剂为抗氧剂1010或1135其中的一种或两种混合使用。

8.根据权利要求1所述的ndi预聚体的合成方法，其特征在于，所述反应釜容积为30～100升，其内部高度与内径之比为1：1～5：1，所述反应釜内壁抛光或附着四氟乙烯涂层，采用导热油循环盘管加热和冷却，采用高精度热电偶控制温度，预热温度为135～137℃，承受压力为-0.1～1mpa。

9.根据权利要求1所述的ndi预聚体的合成方法，其特征在于，所述分散盘采用一层或多层结构，分散盘的转速为500～1200转/分钟，所述框式搅拌器的转速为100～200转/分钟。

技术总结
本发明提供一种NDI预聚体的合成方法，包括以下步骤：将多元醇真空脱水，并使用计量泵配合失重称注入高速混合器内，同步将NDI输送到高速混合器内，混合完毕注入反应釜内，观察到NDI完全溶化后，于5分钟内将反应好的物料通过带冷却夹套的SY静态混合器降温至85℃以下。本发明保持了最终产品机械性能，减少了稳定剂的使用量，保持物料的储存稳定性，克服了使用间歇生产时反应釜的清洗时间久的问题，节省了成本，连续合成产品质量稳定，投资小，适应小批量生产。

技术研发人员：唐建功
受保护的技术使用者：烟台研创聚氨酯科技有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14