[发明专利]一种高官能度聚酯多元醇及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于有机高分子化合物及其制备，涉及一种高官能度聚酯多元醇及其制备方法。本发明用聚酯(聚酯废料)制备的高官能度聚酯多元醇，适用于聚氨酯硬泡板材、聚氨酯弹性体及聚氨酯胶黏剂等领域。

背景技术

聚酯多元醇被广泛应用于聚氨酯硬泡板材、聚氨酯弹性体及聚氨酯胶黏剂等领域，其经典的生产方法是通过二元酸(酸酐)与二元醇(多元醇)缩合而成。随着聚对苯二甲酸乙二醇酯(简称PET)被广泛地用于制备织物、饮料瓶及包装材料而产生大量的PET废料，近年来国内外开始采用这些PET废料为原料生产聚酯多元醇，达到充分利用一切可利用的资源以降低其对环境污染的目的。主要的方法有：CN1148058A公开了一种采用聚酯废料生产聚酯多元醇的方法，其采用二甘醇、三甘醇、甘油及三乙醇胺等混合醇解剂对聚酯废料进行醇解，该方法所得聚酯多元醇官能度较低(平均官能度2.2)，粘度较高(20℃，20000mPa·S)，且产物较易结晶；US4720571采用二甘醇及一缩二丙二醇作为混合醇解剂对聚酯废料进行醇解，该方法虽然所得产物不易结晶，但其官能度较低(平均官能度2.0)，酸值较高(3.4～3.8mgKOH/g)；US5360900采用二甘醇对聚酯废料进行醇解，通过添加葡萄糖苷、葡萄糖苷多元醇等多元糖苷以增加聚酯多元醇的官能度，该方法虽然所得产物不易结晶，官能度较高(平均官能度2.4～2.5)，但所得产物粘度较大(25℃，30000mPa·S)。现有技术采用聚酯(聚酯废料)制备聚酯多元醇，主要存在下述缺点：

(1)醇解反应所用催化剂单一且量较大(添加量大于醇解反应总物料量的0.2％)，这将对后续的反应及下游应用造成不良影响：一方面醇解催化剂具有极强的酯交换催化效果，容易增大后续反应的缩聚程度，导致聚酯多元醇粘度过大从而影响产品使用，另一方面醇解催化剂在高温下易加速聚氨酯泡沫的分解(机理与醇解类似)，从而导致泡沫热稳定性下降，影响其阻燃性；

(2)聚酯多元醇易结晶：不论是对苯二甲酸乙二醇酯还是对苯二甲酸一缩二乙二醇酯，其分子结构都具有高度的对称性，因此由聚酯(聚酯废料)醇解液所制取的多元醇在常温下极易结晶，通常而言，芳烃类聚酯多元醇(特别是对苯二甲酸型)与环戊烷等物理发泡剂具有较差的混溶性，而聚酯多元醇结晶将加重上述效果，甚至发生白料的分层现象，这将使得泡沫的启发性能变差，最终影响泡沫的泡孔结构及密度均一性，而目前公开的醇解聚酯(聚酯废料)制取聚酯多元醇的方法中，缺少有效抑制聚酯多元醇结晶的办法；

(3)聚酯多元醇普遍在官能度方面存在缺陷：a.因官能度过低(平均官能度2.0～2.2)，易造成聚氨酯泡沫尺寸稳定性下降；b.虽然官能度较高(平均官能度2.4～2.5)，但粘度较大(25℃，20000～30000mPa·S)，易降低聚酯多元醇在发泡时的流动性，影响其发泡效果。

发明内容

本发明的目的旨在克服上述现有技术中的不足，提供一种高官能度聚酯多元醇及其制备方法。采用本发明高官能度聚酯多元醇，制备的聚氨酯板材的机械力学性能优于采用通用型聚酯多元醇、并达到或优于聚醚多元醇所得泡沫板材。

本发明的内容是：一种高官能度聚酯多元醇，其特征是：由900～1200质量份聚酯醇解液、900质量份邻苯二甲酸酐、400～600质量份二元脂肪酸、800～1000质量份二元醇、550～900质量份多元醇、0.3～0.5质量份酯化催化剂，经酯化反应并除去水分，再经缩聚，即制得高官能度聚酯多元醇；

所述聚酯醇解液的制备方法是：将1000质量份聚酯料、1000质量份醇解剂和1.2～1.6质量份醇解催化剂投入有精馏柱的反应器A中，通入氮气，搅拌并升温至225～235℃(特别优选235℃)，恒温搅拌20分钟(使聚酯料完全溶解)，(之后缓慢)升温至240～250℃(特别优选240℃)，在氮气保护下进行恒温6～8小时醇解反应，当反应器A的精馏柱所脱除的乙二醇量达到48～50质量份且反应物粘度达到25℃下1000～1500mPa·S之后，停止反应，降温至160℃，用硅藻土过滤(除去杂质)，滤液即为制得的聚酯醇解液；

所述聚酯料为聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂(简称PET)的切片、回收薄膜、回收切片、回收塑料瓶、以及回收包装材料中一种或两种以上的混合粉碎物料，该物料的特性粘度为0.55～0.85dl/g(即η＝0.55～0.85dl/g)；

所述醇解剂为二甘醇、三甘醇、四甘醇、甘油、以及季戊四醇中的一种或两种以上的混合物；