[发明专利]用含臭氧的气体使聚异氰酸酯颜色变浅的方法

说明书

本申请是申请号为200910159532.9的发明专利申请的分案申请，原申请的申请日为2009年4月1日，发明名称为“用含臭氧的气体使聚异氰酸酯颜色变浅的方法”。

技术领域

本发明涉及一种使用含臭氧的气体使有机芳族聚合异氰酸酯的颜色变浅的方法。

发明背景

聚异氰酸酯被大量制备，并与多元醇反应，例如乙二醇或丙三醇，通过加聚反应得到聚氨酯。根据聚异氰酸酯组分和多元醇组分以及制备条件，聚氨酯可以是硬且脆或软且有弹性的。它们具有重要的工业价值和广泛的应用范围。例如，聚氨酯可用作聚氨酯面漆、浇注配混物或泡沫体。

其中，二异氰酸酯可通过光气与相应的二胺反应制备。其中，下述芳基和烷基二异氰酸酯具有重要工业价值：亚甲基二亚苯基二异氰酸酯(二苯甲烷二异氰酸酯，MDI)、聚合的亚甲基二亚苯基二异氰酸酯(PMDI)、甲苯二异氰酸酯(2-甲基-1,3-亚苯基二异氰酸酯，TDI)、亚萘基二异氰酸酯(NDI)、六亚甲基二异氰酸酯(HDI)和异佛尔酮二异氰酸酯(异氰酸基三甲基异氰酸甲酯基环己烷，IPDI)。

例如，聚合的亚甲基二亚苯基二异氰酸酯(PMDI)由4,4'-二氨基二苯基甲烷(亚甲基双苯胺，MDA)的光气化制备，例如，光气溶于溶剂，如氯苯中，并在高温下将MDA加入其中。其中形成的单体亚甲基二亚苯基二异氰酸酯(MMDI)可通过蒸馏部分地分离出。底部产物是指聚合的亚甲基二亚苯基二异氰酸酯(PMDI)，通常还包含MMDI、较高级低聚体、其异构体以及少量缩脲二酮(uretdione)、脲酮亚胺(uretonimine)和尿素。

聚异氰酸酯制备中的问题是底部产物由于蒸馏分离过程中的热负荷而变色。颜色变深的PMDI导致聚氨酯产品光学性能差。异氰酸酯的颜色可通过本领域技术人员已知的各种方法表征，例如利用根据CIE表色系统的L、a、b值或碘色数。

现有技术中公开了多种利用臭氧处理单体异氰酸酯和聚合异氰酸酯来改善其颜色的方法。

DE A-4215746描述了这样一种方法，其中用纯氧气、用空气和用具有至多20体积%的臭氧的混合物在连续操作搅拌罐中处理纯脂族异氰酸酯。所述方法可根据反应温度和反应时间进行变化。

JP08291129公开了一种使聚合芳族异氰酸酯颜色变浅的方法，尤其还公开了PMDI在泡罩塔中用臭氧处理。然而，获得的颜色变浅很小，尤其是由于含臭氧的气体分散不充分。该文献中并未描述最终产物聚氨酯的性能。

发明内容

已经发现，反应气体在包含异氰酸酯的混合物中的分散对于臭氧反应至关重要，因此对于异氰酸酯所获得的变浅效果具有相当大的影响。本发明的一个目的是通过适合的方法使芳族聚合异氰酸酯变浅。而且，不应发生链降解且异氰酸酯基团含量不应减少。同样地，所得到的聚氨酯产物的物理性能，特别是机械性能，不会受到所述处理的负面影响。此外，所述方法应能够连续或准连续地进行，且应允许足够量聚异氰酸酯反应。所述方法应获得高臭氧转化率，且通过改善含臭氧的气体的分散使颜色变浅的程度尽可能大。

上述目的通过一种用含臭氧的气体使有机聚异氰酸酯变浅的方法实现，其中有机聚异氰酸酯的处理(可以)连续或准连续地进行。发现，特别是含有氮气、氧气和/或氮的氧化物的含臭氧气体混合物可令人惊讶地很好地分散于PMDI中。特别适合的是氮气、氧气、臭氧和氮氧化物的混合物。用含臭氧的气体的处理经常以这样的方式进行，除了臭氧外，还有至少一种其它惰性气体(如氮气)和/或反应性气体(如NO)存在于气体混合物中。特别适合的是在下列设备中进行本发明的聚异氰酸酯变浅的方法：

a)连接有储罐的搅拌罐，

b)板式塔，例如筛板塔，

c)填充塔。

本发明尤其涉及一种用含臭氧的气体使有机聚异氰酸酯变浅的方法，有机聚异氰酸酯的处理用含臭氧的气体进行，其中所述含臭氧的气体还包含至少一种其他惰性和/或反应性气体，且所述方法连续或准连续地进行。

有机聚异氰酸酯的处理可在连接有储罐的搅拌罐中进行。有机聚异氰酸酯的处理可在板式塔中进行。有机聚异氰酸酯的处理可在填充塔中进行。

本发明还涉及一种方法，其中利用包含氮气、氧气、臭氧和氮的氧化物的气体混合物处理有机聚异氰酸酯。

本发明还涉及一种方法，其中使用由氧气和氮气组成的工作气作为制备含臭氧的气体的起始材料。

本发明还涉及一种方法，其中使用由20%氧气和80%氮气组成的工作气作为制备含臭氧的气体的起始材料。