高性能棕榈油聚醚多元醇的合成
摘 要：以棕榈油、蔗糖、甘油、环氧丙烷为原料，采用胺类催化剂，合成了高官能度、高强度的棕榈油聚醚多元醇。重点考察了棕榈油的加入量对聚醚多元醇性能的影响。结果表明，通过棕榈油与甘油的预反应，当棕榈油加入量为最终制得聚醚多元醇总质量的16%时，制备的聚醚多元醇性能良好，且成本较低。此制备工艺简单，不需要后处理，没有废渣产生，采用加入棕榈油的方法，减少石油类物质的使用，节能环保。
关键词：棕榈油;聚醚多元醇;节能环保
硬质聚氨酯泡沫塑料具有较低的传热系数、低密度和高的比强度值， 因此被广泛应用于建筑、家具、电器、管道保温，航空航天等领域，作绝热、保温、防腐和结构材料使用[1, 2]。聚醚多元醇是聚氨酯材料的重要原料，多采用蔗糖、山梨醇、甘油等多羟基化合物或者乙二胺、甲苯二胺等多胺基化合物在碱金属或胺类催化剂的作用下，与氧化烯烃通过阴离子开环聚合制得[3, 4]。这种制备方法需要消耗大量的氧化烯烃，而氧化烯烃是石油化工产品，价格昂贵，降低这类烯烃的使用近年来得到了人们的关注[5]。
本工作采用以棕榈油，蔗糖，甘油作为起始剂，氢氧化钾作为起始剂，与环氧丙烷反应，合成了高官能度、高强度的棕榈油聚醚多元醇，制得了低成本、节能环保的棕榈油聚醚多元醇。
1 实验部分
1.1 原料
蔗糖，东方先导糖业有限公司;甘油，，益江张家港粮油工业有限公司;棕榈油，益江张家港粮油工业有限公司;环氧丙烷，宁波镇海炼化利安得化工销售有限公司;二甲胺，固体质量分数40%，常州坤限化工有限公司，催化剂：二甲基环己胺，五甲基二乙烯三胺，三聚催化剂，TMR-2，空气化工产品有限公司;硅油泡沫稳定剂，B8525，赢创德固赛特种化学(上海)有限公司;发泡剂：环戊烷，宁波江东仕途化工有限公司;多亚甲基多苯基多异氰酸酯PM-200，异氰酸酯质量分数31%，烟台万华有限公司。
1.2 聚醚多元醇的合成与纯化
在5L不锈钢反应釜中加入一定量的甘油，棕榈油升温至180℃，搅拌3 h，降温至120℃时，脱水0.5h。降温至90℃，加入一定量蔗糖，N2置换3次，抽真空至压力-0.998MPa，抽入二甲胺催化剂。升温至(100±5)℃，开始连续滴入环氧丙烷。将反应压力控制在0.2MPa以下。进料结束后在0.05~0.1MPa的压力下继续反应2h，制得棕榈油聚醚多元醇。
1.3 聚氨酯硬泡塑料制备配方
表1为不同棕榈油含量的自制聚醚多元醇制备的聚氨酯硬泡塑料实验基础配方
表1 不同棕榈油含量的自制聚醚多元醇制备的聚氨酯硬泡塑料实验基础配方
聚醚多元醇/份 硅油/份 催化剂/份 发泡剂/份 异氰酸酯指数
10024 ~ 614 1.2
1.4 分析与测试
聚醚多元醇羟值按GB/T 12008.3—1989方法测定;聚醚多元醇粘度按GB/T 12008.8—1992方法采用美国(BROOKFIELD)粘度计测试;采用自制聚乙烯(PE)管测试聚氨酯泡沫流动性;10%压缩强度按GB/T 8813—2008采用GOCETH万能拉力机测试。
2 结果与讨论
2.1 棕榈油加入量对聚醚多元醇粘度的影响
合成羟值410 mgKOH/g的聚醚多元醇，见表2。…………………..，见表2。
表2 棕榈油加入量对聚醚多元醇粘度的影响
棕榈油加入量/% 28 25 20 16 10
粘度/mPa.s 8600 8000 7500 7000 5500
从表2中可以看出，当棕榈油含量较高时，得到聚醚多元醇粘度较大，随着棕榈油用量的降低，聚醚多元醇本身粘度降低。这是由于随着棕榈油用量的降低，合成所用的环氧丙烷量增加，起到了降低聚醚多元醇粘度的作用，可以通过调节棕榈油的用量来调节聚醚多元醇的粘度。
2.2 棕榈油加入量对聚氨酯泡沫流动性的影响
通过调节棕榈油用量，将组合聚醚多元醇在相同温度下与PM-200的反应活性调至一致，在PE塑料软管中测试聚氨酯泡沫的流动性，完全固化后，剥去软管，测试聚氨酯泡沫棒的爬升高度和质量，通过公式流动系数=长度/质量，得到聚氨酯泡沫棒的流动系数。棕榈油加入量对泡沫活性及流动性影响，见表3。
表3 棕榈油加入量对泡沫活性及流动性影响
棕榈油加入量/% 28 25 20 16 10
乳白时间/s 14 14 13 13 13
凝胶时间/s 82 83 82 82 83
爬升高度/cm 143.5 144.1 145.9 144.5 144.8
流动系数 0.6801 0.6835 0.6916 0.7132 0.7156
从表3中可以看出，随着合成聚醚多元醇中棕榈油加入量的增加，聚氨酯泡沫的流动性能变好，这是由于聚醚多元醇初始粘度的降低有利于聚氨酯泡沫的流动，随着棕榈油用量的减小，环氧丙烷用量的增加，聚氨酯泡沫的流动性增加。
2.3 棕榈油加入量对聚氨酯泡沫强度的影响
棕榈油加入量对泡沫强度的影响，见表4
表4 棕榈油加入量对泡沫强度的影响
棕榈油加入量/% 28 25 20 16 10
密度/gcm-3 34.54 34.61 34.65 34.50 34.47
横向压缩强度/MPa 125 130 138 140 138
竖向压缩强度/MPa 165 170 190 215 220
由表4可以看出，随着棕榈油加入量的降低，压缩强度增加，当棕榈油降至16%时，压缩强度变化不大。这是因为聚氨酯泡沫压缩强度与聚醚多元醇的官能度和聚醚多元醇链段长度有关。随着棕榈油用量的降低，聚醚多元醇的官能度提高，这有利于聚氨酯泡沫压缩强度的升高。但是随着棕榈油用量降低，所用的环氧丙烷量会增加，从而增加了聚醚链段长度，当棕榈油用量降至16%，再降棕榈油用量，对压缩强度影响不是太大。
3 结论
制备聚醚多元醇工艺简单，不需要后处理，没有废渣产生，加入一定量的棕榈油会降低氧化烯烃的用量，减小石油消耗。通过研究棕榈油聚醚多元醇中棕榈油添加量对制得的聚氨酯泡沫流动性和压缩强度的研究，当棕榈油加入量为16%时，可得到流动性和压缩强度均较高的聚氨酯泡沫。
参考文献
[1] 张志勇，马宏，陆建国. 耐高温硬质聚氨酯泡沫塑料用聚醚配方的研究[J]. 云南化工. 2007(04): 24-27.
[2] 于剑昆，陈运铎. 用磷腈类催化剂合成的新型聚醚多元醇及其在聚氨酯泡沫制备中的应用新进展[J]. 化学推进剂与高分子材料. 2012(2): 1-7.
[3] 钮雅芬，罗宏. 硬泡聚醚GRA-450A的开发[Z]. 中国上海.
[4] 杨波. 合成聚醚多元醇的研究进展[J]. 广东化工. 2009(12): 78-80.
[5] 孙利民. 聚醚多元醇的现状及发展趋势[J]. 聚氨酯工业. 2006(04): 11-13
The Synthesis of High-Performance Palm butter Polyether Polyols
Li Xinqiang Zhang Lizhu
(Shanghai Dongda polyurethane co.,Ltd Shanghai 201508)
Abstract：High functionality polyether polyols were synthesized by palm butter, sugar, glycerol, and dimethylamine as catalyst. The effect of the palm butter on the polyether polyols was studied. The results showed that through the palm butter and glycerin reaction, when the amount of palm butter as the ultimate polyether polyol was 16% of the total mass, the preparation of polyether polyols performance is good. The preparation technology is simple, the preparation process needn’t to be refined, no waste residue. Through adding to palm butter, can reduce oil material using and protecting enviromnent
Key words: palm butter; polyether polyol; energy conservation and environmental protection
作者简介：李新强，2001年进入聚氨酯领域，至今在聚氨酯行业发展十几年，专业为聚氨酯硬泡组合聚醚，期间从事过弹性体技术、高回弹技术等，对聚氨酯原料比较熟悉。
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