[发明专利]一种生物基多元醇及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种生物基多元醇及其制备方法和应用，所述方法包括如下步骤：(1)将1，2‑二甲基‑7‑氧杂双环[4.1.0]庚烷的乙酸乙酯溶液与氢氧化钾的醇溶液同时泵入微反应装置的第一微反应器中进行反应，得到反应流出液；(2)将步骤(1)得到的反应流出液与环氧植物油的乙酸乙酯溶液同时泵入微反应装置的第二微反应器中进行反应，得到生物基多元醇。本发明的制备方法简单高效，且具有选择性高，安全性高，可以连续生产和无需使用新型催化剂的优点。

技术领域

本发明属于化工材料及其生产技术领域，具体涉及一种生物基多元醇及其制备方法和应用，且本发明合成的生物基多元醇适用于制备聚氨酯材料。

背景技术

聚氨酯硬泡材料是一类重要的功能材料，具有良好的保温性能和结构强度，广泛应用于建筑保温、管路保温、家电保温、装修装饰、轻质板材、汽车制造、电子元件制造等诸多行业，其中国市场需求超过250万吨/年，产值近300亿元/年，其下游应用产业规模更可达数千亿元/年，并且保持11.6％的年均市场需求增长率(见表1)。

表1中国聚氨酯制品生产状况(单位：万吨)

传统聚氨酯硬泡多元醇以石化聚醚多元醇为主，普遍存在以下几点不足：1)各类聚醚产品品种杂乱，质量参差不齐；2)生产过程危险，涉及大量环氧丙烷的应用；3)资源依赖性过强，产品缺乏环境友好性。因此，开发高性能、环境友好、工艺安全的生物基聚氨酯硬泡多元醇已成为全球产业界的研究热点，也是中国提出要超前部署、重点研究的前沿技术与重点领域。

目前，国际上诸多知名企业已投入大量研发力量进行生物基聚氨酯硬泡多元醇的开发，如巴斯夫、帝斯曼、杜邦等公司。但该领域研究尚属起步阶段，所开发产品面临难以对石化聚醚多元醇实现全替代(替代率仅为20-50％)以及泡沫在导热性能和力学性能上存在显著缺陷的国际难题，且并无任何文献对多元醇分子结构与泡沫材料之间的定量构效关系进行报道。通过机理探究，生物基聚氨酯多元醇研究目前主要存在结构成份复杂、原料组份多样且分子结构难以有效构建的国际共性问题，极大阻碍了生物基聚氨酯材料的产业发展。

CN1837180A和CN101139252A分别以菜籽油和小桐子油为原料，经醇解/环氧化/开环三步反应制备得到植物油多元醇。CN1837181A和CN10118803A分别以以菜籽油和小桐子油为原料，经环氧化/开环/醇解三步反应制备得到植物油多元醇。CN101906016A以橡胶籽油为主要原料，经环氧化/开环二步反应制备得到植物油多元醇。CN101659627A中通过环氧植物油与二醇胺之间的开环反应和酯基酰胺化反应，制备得到植物油多元醇。CN101747184A和CN101230020A利用环氧化反应和开环反应均在酸性条件下反应，一步法制备得到植物油多元醇。以上专利中，植物油多元醇的制备均基于双键环氧化后再开环，开环试剂主要是小分子醇、醇胺或羧酸，存在诸多问题，例如产品品质不高、后处理繁琐、反应中易出现交联副反应等。此外，制备得到的植物油多元醇仍需复配一定比例的石化多元醇。

CN104673501A将高锰酸钾碱性溶液与植物油同时泵入微通道模块化反应装置中，反应经后处理后制备得到具有频哪醇结构的生物基多元醇。CN103274930A在微通道模块化反应装置中同时实现环氧化反应与开环反应，从而制备得到植物油多元醇。CN103288642A将环氧植物油的有机溶液与催化剂水溶液泵入微通道模块化反应装置中，通过开环反应制备得到植物油多元醇。上述专利中，通过微通道模块化反应装置的使用使得整体工艺流程的自动化程度得到明显的提高，缩短反应时间，降低能耗，弱化副反应。但是此3篇专利中所采用的开环试剂为水，导致最终的植物油多元醇的产品质量较差，应用于聚氨酯制备时仍需与石化多元醇复配使用。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用微反应装置制备生物基多元醇的方法，以解决现有间歇法制备植物油多元醇过程中存在的反应时间长、能耗高、产品品质不高、不能连续化生产以及自动化程度低等问题。