[发明专利]用于生产具有高氧化乙烯含量的聚醚多元醇的方法

说明书

发明背景

本发明涉及生产OH数为15-120 mg KOH/g的聚醚多元醇的方法，涉及通过这种方法生成的聚醚多元醇和由这些聚醚多元醇生成的柔性聚氨酯泡沫。这些聚醚多元醇在双金属氰化物(DMC)催化剂存在下制备且具有高含量的氧化乙烯单元(氧化乙烯单元)。

柔性聚氨酯泡沫是用低阻力抵消压力的泡沫。柔性聚氨酯泡沫开孔、可透空气且可逆变形。柔性聚氨酯泡沫的性质取决于用于它们的生产的聚醚多元醇、聚异氰酸酯和添加剂(比如催化剂和稳定剂)的结构。就聚醚多元醇而言，官能度、链长度、使用的环氧化物(氧化丙烯(PO)和氧化乙烯(EO)特别重要)和采用的环氧化物的比率对聚醚多元醇的加工性和由那些聚醚多元醇生成的柔性聚氨酯泡沫的性质具有重大影响。适用于生产柔性聚氨酯泡沫的聚醚多元醇通常具有2.2-4.0的羟基官能度。这些聚醚多元醇通过将仅仅氧化丙烯或者氧化丙烯含量为至少70重量%的氧化丙烯/氧化乙烯的混合物添加到具有适当羟基官能度的起始化合物上而获得。但是，为了生产许多聚氨酯泡沫，比如柔软、超柔软泡沫和粘弹性泡沫且为了泡孔开口，也采用具有高氧化乙烯含量(即，氧化乙烯含量>70重量%)的聚醚多元醇。这些具有高含量氧化乙烯单元的聚醚多元醇一般具有3嵌段结构。3嵌段结构是以下聚醚多元醇，其中首先仅仅用氧化丙烯(PO)使起始化合物(例如，丙三醇)加长以便形成纯PO嵌段，然后与氧化乙烯(EO)和氧化丙烯(PO)的混合物反应来形成EO和PO单元无规分布的混合嵌段(这种混合嵌段也称作无规EO/PO混合嵌段)，且然后在第三步中仅仅与氧化乙烯反应以在链端获得纯EO嵌段。在下文中第三步也称为EO封端。这些具有3嵌段结构的聚醚多元醇通常具有>70重量%的氧化乙烯单元。

在现有技术中，制备聚醚多元醇通常通过将环氧化物碱催化(例如，KOH)加聚到多官能起始化合物上而进行。所述聚醚多元醇可以通过KOH催化制备成具有高含量氧化乙烯单元，具有3嵌段结构而没有问题。但是，缺点是在加聚已结束后，必须用非常复杂的方法(例如，通过中和、蒸馏和过滤)将pH碱性催化剂从聚醚多元醇中除去。在发泡期间必须彻底地将所述催化剂残余物从聚醚多元醇中除去以避免不期望的副反应，比如形成聚异氰脲酸酯结构。另外，已通过碱催化的方法制备的基于多元醇的柔性泡沫通常不具有最优的长期使用性能。

自1960年代已知双金属氰化物化合物催化(DMC催化)，作为制备聚醚多元醇的替代方法。改进的高活性DMC催化剂，比如美国专利5,470,813和US 6,696,383；EP-A 0700 949；EP-A 0743 093；EP-A 0 761 708；WO-A 97/40086；WO-A 98/16310和WO-A 00/47649中描述的那些，具有高活性且使在非常低的催化剂浓度(50 ppm或以下)下生成聚醚多元醇成为可能。在这些低催化剂水平下，在使用聚醚多元醇生产聚氨酯，例如柔性聚氨酯泡沫之前不再需要将DMC催化剂从聚醚多元醇中分离出来。因此，显著降低了工业聚醚多元醇生产的复杂性。但是，通过DMC催化制备聚醚多元醇的缺点是不能通过DMC催化生成具有3嵌段结构的聚醚多元醇，因为在EO封端中，形成了聚醚多元醇与低含量的氧化乙烯单元和高度乙氧基化的聚醚多元醇和/或聚氧化乙烯的多相，常常相分离的混合物。

WO-A 00/64963中描述了通过DMC催化制备的具有高含量的伯OH端基且氧化乙烯单元含量>70重量%的长链聚醚多元醇。但是，生产这些聚醚多元醇的方法需要使用由低分子量起始化合物(例如，丙三醇)通过传统KOH催化随后分离出催化剂而预先获得的低聚丙氧基化起始化合物。但是，使用这些起始化合物增加了所述方法的复杂性。此外，通过这种方法制备的聚醚多元醇较不适用于生产柔性泡沫。(参见比较实施例1(多元醇A1-1)和比较实施例 15)。