您好,欢迎进入宁波中苑颜料有限公司!
设为首页 | 加入收藏 English

新闻中心
>新闻中心
您的当前位置:网站首页>新闻中心

技术 | 聚氨酯聚合聚醚多元醇的概述及生产工艺过程介绍

浏览量:1076时间:[2021-10-26]

 聚醚多元醇是分子中含有醚键(ROR),端基为OH基团的齐聚物。它是由含活泼氢的低分子化合物如(醇类、胺类)作起始剂,在催化剂作用下与环氧乙烷(EO)、环氧丙烷(PO)、环氧丁烷(BO)等进行开环聚合反应而成的。聚醚产量最大者为以甘油(丙三醇)作起始剂和环氧化物(一般是PO与EO并用),通过改变PO和EO的加料方式(混合加或分开加)、加量比、加料次序等条件,生产出各种通用的聚醚多元醇。聚醚多元醇是一种重要的化工原料,它的最大用途是合成聚氨酯(PU)树脂类产品,如聚氨酯泡沫塑料、聚氨酯黏合剂、聚氨酯胶粘剂、聚氨酯弹性体等。此外,还可以用作非离子表面活性剂、润滑剂、液流体、热交换流体等。早期合成聚醚多元醇的聚合反应是在酸或者碱催化作用下进行的,常用的酸催化剂是质子酸(H2SO4、HCl等)和路易斯酸(AlCl3、BF3等),碱性催化剂常用的是碱金属、碱(土)金属的氧化物、醇化物和氢氧化物。


聚醚生产工艺
对由氧化丙烯醚二醇生产的聚醚多元醇来讲,具体工业化基本分为原料预处理、聚合反应和后处理等三步工序,工序简介如下:


一、原材料的预处理:在开环聚使反应中,为保证聚醚多元醇合成的反应速度、分子量控制以及产物的色泽、不饱和度等,首先要提纯聚合单体,此外还应除去催化剂、起始剂同反应体系中带入水、醛、氧、多羟基糖类等微量杂质。


二、开环聚合反应:以环氧化物为原料进行开环聚合反应属放热反应,因此反应过程中用冷凝水及时移走反应热。另外,氧会对聚合反应产生氧化和阻聚作用,故反应前必须用真空泵尽量抽尽反应釜中的空气,以保证反应在无氧存在的情况下进行,同时,在反应的过程中,也要不断地抽真空,以便能生产出高质量的聚醚多元醇。


三、后处理工序:完成聚合反应生成的聚醚多元醇粗品,必须经过后处理。后处理工作主要包括中和、吸附、脱水、过滤、精馏等单元。聚醚多元醇经过一系列的后处理,不仅将其中残留的催化剂杂质中和、过滤掉,同时也是使用吸附、脱水、蒸馏工序,将其他有害的杂质去除,以获得含水量低,色泽浅,无异味,性能良好、均一的聚醚产品。基本精制方法大致可以分为以下几种:


(1)利用无机酸或有机酸中和,在生产聚醚多元醇的聚合反应中.对使用碱性金属氢氧化物为催化剂(如氢氧化钙、氢氧化钡、氢氧化锶等)体系,中和时很少使用无机酸作中和剂。对于使用碱金属氢氧化物为催化剂体系.则推荐使用无机酸为中和剂,如盐酸、磷酸、稀硫酸等。


(2)吸附,吸附操作是为了去除聚醚多元醇中残留催化剂等离子和有色物质,常用的吸附剂有硅酸镁、硅酸铝、活性白土、活性炭、分子筛、硅藻土、中等木炭等,因此,吸附操作温度一般在100℃左右。


(3)离子交换,在工业生产中,多采用中和吸附法,但要求甚高的特种聚醚也可以采用离子交换法进行处理,该法不仅能有效地去除聚醚多元醇中的金属离子,同时还能除去聚醚中的有色、有毒物质。


(4)过滤,过滤的目的是除去催化剂被中和后生成的盐,现多使用先进的圆网式过滤装备。在过滤过程中。应根据生产聚醚分子量大小、官能度多少,适当添加适宜的助滤剂,以降低系统物料粘度,提高过滤效率,减少滤饼中产品的残留量。


(5)精馏和调整,为获得杂质合量低、色泽浅、分子量分布相对较窄的聚醚产品,还需要经过精馏和调整工序。聚醚的精馏是在100℃左右的减压下进行,使用降膜式蒸发器,加入0.05%-0.5%二叔丁基对甲酚之类的抗氧剂,以及丁基化羟基甲苯和胺类抗氧剂(如吩噻嗪等)等配合物,脱除聚醚中的微量水分和其他杂质。目前,聚醚多元醇的工业化生产,一般采用预处理-聚合-中和吸附、过滤、脱水、蒸馏等工艺程序,其生产方式可分为连续法和间歇法。前者自动化程度序高,产品质量稳定,生产效率高,成本低,适用通用型聚醚多元醇大批量生产。后者一般采用釜式反应装备,投资少、投产快,生产操作简单,但产品质量没有连续法生产的产品稳定,成本稍高。对于年产量在20kt以下的生产工厂均采用间歇法生产装备。


聚醚多元醇生产中也有三废产生,先进的生产工艺,每生产1t产品将会产生大约30kg以上的废液,量虽然不大,但也必须先处理后排放。过滤产生的固体废料,其中仍含有不少聚醚。应采用溶剂清洗,回收,使固体废料中有机物含量低于1%后排放,溶剂可回收循环使用,废气可输入吸收塔,吸收未反应的原料气体,循环使用后进入符合环保要求的废气处理装置处理后排放。

 

生产工艺过程:

首先手工或采用加料泵将聚醚多元醇和聚合物多元醇按配方比例加入反应器中。在不断搅拌下,再按设计顺序经过精密计量后加入有机硅泡沫稳定剂、催化剂、发泡剂等助剂,然后计时搅拌混合(混合期间最好不间断地回流)当达到规定时间后,停止回流和搅拌,取样分析相关指标。合格后分装、打印标记、入库贮存。

 

注意事项:

1、加料顺序是组合料和和产工艺中的关键步骤,对混合时间、混合均匀性有较大的影响。如若首先加入水,因聚醚有较高的表面张力,与水的相溶性较差及水与聚醚中的活性基团羟基形成较强的氢键,因此不易混合均匀,建议采用如下加料顺序:泡沫稳定剂--催化剂--交联剂--发泡剂--开孔剂等。切忌在静止条件下先向聚醚中加入发泡剂,否则会形成较多的胶状物(氢键所致),不易混合均匀。

2、在一定条件下,助剂在聚醚中的分散性是混合时间的函数,理论上讲,混合时间越长,混合就越均匀,稳定性就越好。以1000L反应器为例,在正确的加料方式中,物料被混合90min,即可达到令人满意的结果。

 

相关计算:

以下列配方为例介绍HR泡沫生产的有关异氰酸酯用量的计算。

1、泡沫基本配方如下:

高活性聚醚多元醇(M=5000):60/三乙醇胺:2

聚合物多元醇(M=6000):40/A-33:0.4

泡沫稳定剂:1/A/1:0.15

水:2.6/TDI/粗MDI:80/20

二乙醇胺:1/INDEX:103

 

2、T/M的用量=各活性氢化合物当量之和×混合异氰酸酯当量×指数

因TD1当量为87、粗MDI的当量为127,则混合异氰酸酯的当量为1÷(0.8/87+0.2/127)=93

各活性氢化合物当量别为:

高活性聚醚:60÷(5000/3)=0.036

聚合物聚醚:40÷(6000/3)=0.02

水:2.6÷(18/2)=0.289

二乙醇胺:1÷(105/3)=0.029

三乙醇胺:2÷(149/3)=0.040

则T/M的用量=0.414×93×1.03=39.7

 

3、A料(白料)与B料(黑料)比例:

组合聚醚多元醇组分总量为107.15,而混合异氧酸酯为39.7,则A:B=100:37