[发明专利]采用环氧植物油经一步反应制备的高羟值生物基多元醇

说明书

技术领域

本发明涉及生物基多元醇，尤其涉及一种采用环氧植物油经一步反应制备的高羟值生物基多元醇。

背景技术

大多数植物油是多种碳链长度为14-24的饱和及不饱和脂肪酸三甘酯(或称甘油三酯)的混合物。利用三甘酯中双键、酯键等功能集团的反应，可制得多种植物油衍生物，如环氧植物油。以植物油或植物油衍生物为主要原料，通过环氧化、开环、醇解等反应或它们的组合，可制得多种植物油多元醇。由于植物油是一种生物质资源，故植物油多元醇是一种生物基多元醇，不同于由石油资源制得的石油基多元醇。因此在文献中，有时也直接将植物油多元醇称为生物基多元醇。

植物油多元醇可替代或部分替代石油基多元醇，用于聚氨酯的制造。对于植物油多元醇，一般希望具有高的羟值、高的伯羟基含量、低的粘度，没有或只有短的“摇摆”链。

中国发明专利CN 1837180A和CN101139252A分别公开了“一种利用菜籽油制备的生物基多元醇”和“用小桐子油制备的生物基多元醇”，分别以菜籽油和小桐子油为主要原料，经醇解/环氧化/开环三步反应制得生物基多元醇。

中国发明专利CN1837181A和CN101108803A公开了“一种采用菜籽油制备的生物基多元醇”和“一种采用小桐子油制备的生物基多元醇”，分别以菜籽油和小桐子油为主要原料，经环氧化/开环/醇解三步反应制得生物基多元醇。

中国发明专利CN1907944A公开了“一种采用环氧菜籽油制备的生物基多元醇”，直接以环氧菜籽油为主要原料，经开环/醇解二步反应，制得生物基多元醇。

中国发明专利CN1915961A公开了“一种用由籽油制备的混合环氧脂肪酸单酯制备生物基多元醇的方法”，以由菜籽油制备的混合环氧脂肪酸单酯为主要原料，经开环反应制得生物基多元醇。

中国发明专利CN101016225A公开了“一种高羟值植物油多元醇的制备方法”，以环氧植物油和环氧植物油与植物油的混合油为主要原料，与脂肪胺和/或醇在碱或其水溶液催化下，先后在氮气氛和真空下反应制得植物油多元醇。

以上专利文献中，均涉及到含多个环氧基团的环氧植物油或经醇解和环氧化两步反应得到的混合环氧脂肪酸酯与开环剂一醇或醇胺等活泼氢化合物的开环反应。除了一元醇外，这些开环剂中至少有两个官能团能在反应条件下与环氧基反应，因此，在开环反应过程中，交联反应难以避免，所得的植物油多元醇粘度很高，甚至完全交联，难以得到具有实用性的植物油多元醇。

以上专利文献中，植物油多元醇的制备均采用多步反应工艺，如以植物油为原料时，需要经过醇解/环氧化/开环或环氧化/开环/醇解三步反应；以环氧菜籽油为原料时，需要经过开环/醇解二步反应；以由菜籽油制备的混合环氧脂肪酸单酯为原料时，经开环反应制得植物油多元醇，实际上也需要环氧化/醇解/开环或醇解/环氧化/开环三步反应。

中国发明专利CN101265157A公开了“一种使用天然可再生资源制备植物油多元醇的方法”，将环氧大豆油、溶剂、甲醇、水、催化剂在100-160℃下反应12-20小时制得。由于环氧大豆油是与单官能团的甲醇反应，因而不会发生交联反应外，但这样制得的植物油多元醇的羟值不高，而且全部为仲羟基。

此外，中国发明专利CN1869184A公开了“一种植物油多元醇的制备方法”，以植物油为主要原料，将植物油与低取代脂肪胺或醇在无机碱或其水溶液催化剂下，先后在氮气氛和真空下反应制得。该法主要利用的是植物油的酯键与脂肪胺或醇的氨解或醇解反应，当然不存在交联的问题。但是，该法所得的植物油多元醇由于羟基集中分布在分子链的一端，具有很长的侧基一即脂肪链，因而用于聚氨酯的合成时会产生很多长的“摇摆”链，对聚氨酯的性能会产生不利的影响。

综上所述，有必要寻找新的具有反应工艺短、能避免支化和交联反应的制备方法，制得羟值高、伯羟基含量高、“摇摆”链短、粘度低的新型生物基多元醇。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种采用环氧植物油经一步反应制备的高羟值生物基多元醇。

采用环氧植物油经一步反应制备的高羟值生物基多元醇是由下述制备方法一步得到：将环氧植物油与二醇胺按环氧基∶氨基摩尔比为1∶1～1∶1.1的比例，在80～140℃的温度下，同时发生环氧基开环反应和酯基酰胺化反应，反应时间2～16小时，得到生物基多元醇。