从环氧烷制备聚醚醇的方法转让专利

申请号 : CN201080043144.5

文献号 : CN102575000B

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发明人 : M·朔博赫T·奥斯特洛夫斯基D·麦克恩博格R·约万诺维奇A·莱夫勒H-J·帕拉施T·弗里泽E·绍斯S·塞斯什库斯V·赤勒卡尔H·V·施瓦茨

申请人 : 巴斯夫欧洲公司

摘要 :

本发明涉及一种制备聚醚醇的方法,包括以下步骤:a)至少一种起始化合物与至少一种环氧烷和催化剂反应得到粗聚醚醇,和b)从来自步骤a)的粗聚醚醇除去低分子量副产物,其特征在于所述粗聚醚醇在具有内件的塔中用汽提气体处理。

权利要求 :

1.一种制备聚醚醇的方法,包括以下步骤:a)至少一种起始化合物与至少一种环氧烷和胺催化剂或DMC催化剂反应得到粗聚醚醇,和b)从来自步骤a)的粗聚醚醇除去低分子量副产物,其中所述粗聚醚醇在步骤b)中在具有内件的塔中用汽提气体处理,其中所用的汽提气体是含水蒸气的气体混合物,并且其中此方法连续地进行。

2.权利要求1的方法,其中所用的环氧烷是环氧乙烷和/或环氧丙烷。

3.权利要求1的方法,其中在步骤b)中的处理是在填料塔中进行的。

4.权利要求1的方法,其中填料塔具有织物填料。

5.权利要求1的方法,其中在步骤b)之后不进行干燥步骤。

6.权利要求1的方法,其中步骤b)在100-160℃的温度下进行。

3 2

7.权利要求1的方法,其中步骤b)在0.5-20m/m*h的冲洗密度下进行。

8.权利要求1的方法,其中在步骤b)中,汽提气体的用量是在标准条件下的1-30立方米/公吨聚醚醇。

9.权利要求1的方法,其中步骤b)在2-300毫巴的绝对压力下进行。

10.权利要求1的方法,其中步骤b)在5-80毫巴的绝对压力下进行。

11.权利要求1的方法,其中步骤b)在8-60毫巴的绝对压力下进行。

说明书 :

从环氧烷制备聚醚醇的方法

[0001] 聚醚醇例如用于制备聚氨酯塑料,例如聚氨酯泡沫材料,聚氨酯铸塑革和弹性体,它们进而用于生产模制品,例如垫子、衬层、室内装饰家具用品和用于汽车工业的部件。因此,需要不含毒性物质且没有不良气味的聚醚醇。不良气味和毒性物质是在聚氨酯的制备中不利的。
[0002] 不良气味是由低分子化合物引起的,例如未反应的环氧烷,以及单官能副产物。
[0003] 制备聚醚醇的方法是公知的,并记载在现有技术中。聚醚醇是通过环氧烷与多官能起始化合物的加聚反应制备的。所用的起始化合物是例如水,醇,酸,胺,或这些化合物的混合物。用于加成反应的催化剂是碱金属氢氧化物催化剂、胺催化剂和多金属氰化物催化剂(DMC催化剂)。在使用碱金属氢氧化物催化剂的情况下,不能直接使用所获得的聚醚醇制备聚氨酯,这是因为以此方式获得的粗聚醚醇具有过高的反应性。因此,为了在使用碱金属氢氧化物催化剂制备聚醚醇中进行后处理,必须用稀酸中和粗聚醚醇以清除碱性催化剂。因为中和形成盐,所以这些盐必须在进一步的后处理步骤中通过过滤或萃取从聚醚醇分离出来。在上述合成中,具有毒性和/或具有强烈气味的低分子量副产物或残余单体通过用稀酸中和而被转化成气味小和无毒性的物质。由于必须进行多个后处理步骤,例如中和和除去盐,所以通过碱金属氰化物催化制备聚醚醇的工艺是在工业上复杂的。
[0004] 与通过碱金属氰化物催化的工艺相比,其中使用胺或DMC催化剂的现有技术工艺的优点是所用的催化剂可以保留在产物中,并且与随后除去所得盐相关的中和操作是不必要的。但是,这种方法的缺点是所获得的粗聚醚醇仍然含有低分子量化合物,例如有毒的环氧烷和单官能副产物,它们对健康有害或者导致不良的气味。如此获得的粗聚醚醇不适用于制备聚氨酯,尤其是由于存在有毒的环氧烷。
[0005] 对于通过胺或DMC催化制得的聚醚醇的后处理,现有技术描述了其中用水蒸气或氮气按照间歇方式处理粗聚醚醇。
[0006] EP 1756198描述了一种使用DMC催化剂制备低气味的聚醚醇的方法,其中为了除去低分子量的副产物,粗聚醚醇用氮气在搅拌反应器中按照间歇工艺处理。
[0007] DE 10324998也描述了一种使用DMC催化剂制备低气味的聚醚醇的方法。低分子量副产物是按照间歇工艺通过在纯泡罩塔或搅拌下的泡罩塔的帮助下用水蒸气或者水蒸气和氮气的混合物处理粗聚醚醇而分离出来的。
[0008] 在现有技术中描述的用于制备聚醚醇的间歇工艺包括为了从粗聚醚醇除去低分子量副产物的需要分离装置的步骤,此分离装置在设备方面是复杂的,例如泡罩塔、搅拌下的泡罩塔或搅拌反应器。这些分离装置仅仅能通过间歇方式操作,这是因为它们对于连续操作仅仅具有有限的适用性。
[0009] 本发明的目的是提供一种制备聚醚醇的方法,此方法允许在工业上经济可行地从粗聚醚醇除去低分子量副产物。本发明的另一个目的是提供一种连续制备聚醚醇的方法,其中从粗聚醚醇除去低分子量副产物的操作可以按照连续工序操作。
[0010] 根据本发明,此目的通过一种制备聚醚醇的方法实现,其中从粗聚醚醇除去低分子量副产物的操作是用汽提气体在具有内件的塔中进行的。
[0011] 所以,本发明涉及一种制备聚醚醇的方法,包括以下步骤:
[0012] a)至少一种起始化合物与至少一种环氧烷和催化剂反应得到粗聚醚醇,和
[0013] b)从来自步骤a)的粗聚醚醇除去低分子量副产物,其中所述粗聚醚醇在步骤b)中在具有内件的塔中用汽提气体处理。
[0014] 本发明还涉及可通过本发明方法获得的聚醚醇,以及所述聚醚醇用于合成聚氨酯的用途。
[0015] 与现有技术描述的方法相比,本发明方法提高了效率,并且还可以按照连续工序操作。此外,本发明方法可以在比现有技术方法更低的压力下操作,所以改进了挥发性成分的去除。另外,在一些情况下,与现有技术方法相比,本发明方法中的去除操作可以在显著更小的反应器容积中进行。
[0016] 所以,本发明还涉及一种制备聚醚醇的方法,其中粗聚醚醇的制备(步骤a))和从粗聚醚醇除去低分子量副产物的操作(步骤b))是按照连续工序在具有内件的塔中用汽提气体进行的。
[0017] 在本发明中,粗聚醚醇表示在步骤a)中通过上述方法之一制备并且含有杂质的聚醚醇,杂质是例如低分子量副产物。低分子量副产物表示环氧烷,例如环氧乙烷和环氧丙烷,以及具有低官能度的其它副产物,例如醛和酮,它们是在烷氧基化期间作为副产物形成的或经由环氧烷或起始化合物作为杂质进入所述多元醇的,并且具有不良的气味。
[0018] 在步骤a)中制备粗聚醚醇的操作是本身公知的,并记载在现有技术中。粗聚醚醇的制备可以通过碱金属氢氧化物、胺或DMC催化进行。优选,粗聚醚醇通过胺催化或DMC催化的反应制备。
[0019] 所制得的粗聚醚醇的化学和物理性质可以在宽范围内变化。优选,在步骤a)中制得用于生产具有平均分子量≤1500g/mol的硬质泡沫聚醚醇的粗聚醚醇,或制得用于生产具有平均分子量≤20000g/mol的软质泡沫聚醚醇或CASE聚醚醇(涂料,粘合剂,密封剂,弹性体)的粗聚醚醇,其含有环氧乙烷和/或环氧丙烷单元。
[0020] 在步骤a)中制备的粗聚醚醇优选以新鲜形式用于步骤b)中。在本发明中,新鲜制备的粗聚醚醇表示在此前不超过12小时的时间制得的聚醚醇,优选不超过6小时,更优选不超过3小时,特别优选在此前不超过30分钟。在另一个特别优选的实施方案中,在步骤a)中制得的粗聚醚醇直接用于提纯步骤(步骤b))中。
[0021] 在一个具体实施方案中,粗聚醚醇在步骤a)中按照连续工艺制备。特别优选通过胺催化和DMC催化的连续工艺制备粗聚醚醇。
[0022] 为了制备软质泡沫聚醚醇,特别优选DMC催化的连续工艺。为了制备硬质泡沫聚醚醇,特别优选胺催化的工艺。
[0023] 为了制备软质泡沫聚醚醇,步骤a)可以例如根据EP 1763550所述进行。在步骤a)中连续制备粗聚醚醇的操作是通过使用DMC催化剂使环氧烷与H-官能起始剂物质进行加成反应进行的,包括以下步骤:
[0024] i)通过在连续反应器中连续计量加入至少一种起始化合物、环氧烷或至少两种环氧烷的混合物以及所需量的DMC催化剂来制备粗聚醚醇,
[0025] ii)从反应器连续地除去来自步骤i)的产物。
[0026] 在另一个实施方案中,也可以在步骤a)中制备其中在聚醚链中包含具有不同组成的两种链段的粗聚醚醇。这些聚醚醇例如可以在步骤a)中通过聚醚醇的连续制备工艺获得,其中通过使用DMC催化剂使环氧烷与起始化合物进行加成反应,包括以下步骤:
[0027] i)通过在连续反应器中连续计量加入至少一种起始化合物、环氧烷或至少两种环氧烷的混合物以及所需量的DMC催化剂来制备粗聚醚醇,和
[0028] ii)从反应器连续地除去来自步骤i)的粗聚醚醇,
[0029] 和任选地
[0030] iii)向另一个连续反应器连续计量加入来自步骤i)的粗聚醚醇、与步骤i)中不同的环氧烷或与步骤i)中混合物不同的至少两种环氧烷的混合物以及任选地所需量的DMC催化剂,
[0031] iv)从反应器连续除去来自步骤iii)的嵌段聚醚醇。
[0032] 硬质泡沫聚醚醇的连续制备工艺可以例如与上述软质泡沫聚醚醇的连续制备工艺相似地进行,但是使用胺催化剂代替DM C催化剂。硬质泡沫聚醚醇的制备方法也描述在WO 2007/147780中。
[0033] 所有具有活泼氢的化合物适合作为起始化合物。根据本发明,羟基官能化合物优选用作起始化合物。
[0034] 根据本发明,具有2-8个带酸性氢原子的官能团的化合物适合作为用于制备软质泡沫聚醚醇的起始化合物,例如多元醇或多胺。例如,以下化合物是合适的:水;有机二羧酸,例如琥珀酸、己二酸、邻苯二甲酸和对苯二甲酸;以及一元醇和多元醇,例如单乙二醇、1,2-和1,3-丙二醇、二甘醇、双丙甘醇、1,4-丁二醇、1,6-己二醇、甘油、三羟甲基丙烷、季戊四醇、山梨醇和蔗糖。环氧乙烷和/或环氧丙烷与水、单乙二醇、二甘醇、1,2-丙二醇、双丙甘醇、甘油、三羟甲基丙烷、胺、季戊四醇、山梨醇和/或蔗糖的加合物优选用作聚醚多元醇,其中胺例如是三乙醇胺、三(2-丙醇胺)、三(3-丙醇胺)、乙二胺、丙二胺、连位甲苯二胺、2,6-或2,4-取代的甲苯二胺、二苯基甲烷二胺,这些加合物单独使用或作为混合物使用。为了制备软质泡沫聚醚醇,优选使用具有2-4个活泼(酸性)氢原子的化合物。
[0035] 根据本发明,起始化合物也可以作为烷氧基化物的形式使用。尤其是,优选使用分子量Mw在62-15000g/mol范围内的烷氧基化物。
[0036] 作为用于软质泡沫材料的起始化合物,也合适的是具有带活泼氢原子的官能团的大分子化合物,例如具有羟基,尤其是在WO01/16209中描述的那些。
[0037] 除了上述关于软质泡沫聚醚醇描述的那些,具有氨基的起始化合物也可以用作用于制备硬质泡沫聚醚醇的起始化合物。为了制备硬质泡沫聚醚醇,优选使用具有至少3个活泼氢原子的起始物质。它们优选是脂族胺,尤其是乙二胺,以及芳族胺,尤其是甲苯二胺(TDA),以及二苯基甲烷二异氰酸酯的异构体及其高级同系物的混合物(MDA),芳族和脂族胺的混合物,或固体羟基官能化合物,例如季戊四醇、碳水化合物,优选淀粉、纤维素和特别优选糖,尤其是山梨糖、甘露糖、葡萄糖、果糖和蔗糖。也可以使用三聚氰胺及其H-官能衍生物。
[0038] 原则上,所有合适的环氧烷可以用于本发明方法中。例如C2-C20环氧烷,例如环氧乙烷、环氧丙烷、1,2-环氧丁烷、2,3-环氧丁烷、氧化异丁烯、氧化戊烯、氧化己烯、氧化环己烯、氧化苯乙烯、环氧化十二碳烯、环氧化十八碳烯,以及这些环氧化物的混合物。环氧乙烷、环氧丙烷、1,2-环氧丁烷、2,3-环氧丁烷、氧化异丁烯和氧化戊烯是特别合适的,其中特别优选环氧乙烷和环氧丙烷。
[0039] 在下文中详细描述DMC催化的工艺。原则上,本领域技术人员公知的所有合适的化合物可以用作DMC催化剂。
[0040] 适合作为催化剂的DMC化合物例如描述在WO 99/16775和DE10117273.7中。尤其是,对于烷氧基化反应适合的催化剂是具有通式I的双金属氰化物:
[0041] M1a[M2(CN)b(A)c]d·fM1gXn·h(H2O)·eL·kP (I)
[0042] 其中
[0043] -M1是至少一种选自以下的金属离子:Zn2+、Fe2+、Fe3+、Co3+、Ni2+、Mn2+、Co2+、Sn2+、2+ 4+ 6+ 3+ 4+ 5+ 2+ 4+ 6+ 2+ 3+ 2+ 2+ 2+ 2+ 2+ 2+ 2+ 2+
Pb 、Mo 、Mo 、Al 、V 、V 、Sr 、W 、W 、Cr 、Cr 、Cd 、Hg 、Pd 、Pt 、V 、Mg 、Ca 、Ba 、
2+ 3+ 3+ 4+ 3+ 3+ 4+ + 2+ 3+ 2+ 3+
Cu 、La 、Ce 、Ce 、Eu 、Ti 、Ti 、Ag、Rh 、Rh 、Ru 、Ru ,
[0044] -M2是至少一种选自以下的金属离子:Fe2+、Fe3+、Co2+、Co3+、Mn2+、Mn3+、V4+、V5+、Cr2+、3+ 3+ 2+ 3+
Cr 、Rh 、Ru 、Ir ,
[0045] -A和X各自独立地是选自以下的阴离子:卤离子、氢氧根、硫酸根、碳酸根、氰离子、硫氰酸根、异氰酸根、氰酸根、羧酸根、草酸根、硝酸根、亚硝酰、硫酸氢根、磷酸根、磷酸二氢根、磷酸氢根或碳酸氢根,
[0046] -L是选自以下的水混溶性配体:醇、醛、酮、醚、聚醚、酯、聚酯、聚碳酸酯、脲、酰胺、伯胺、仲胺、叔胺、含有吡啶氮的配体、腈、硫化物、磷化物、亚磷酸盐、磷烷、膦酸盐和磷酸盐,
[0047] -k是大于0的分数或整数,或等于0,和
[0048] -P是有机添加剂,
[0049] -a、b、c、d、g和n的选择使得化合物(I)是电中性的,其中c可以是0,
[0050] -e是配体分子的数目,并且是大于0的分数或整数,或是0,
[0051] -f、h和m各自独立地是大于0的分数或整数,或是0。
[0052] 可以提到的有机添加剂P是:聚醚、聚酯、聚碳酸酯、聚亚烷基二醇失水山梨醇酯、聚亚烷基二醇缩水甘油醚、聚丙烯酰胺、丙烯酰胺/丙烯酸共聚物、聚丙烯酸、丙烯酰胺/马来酸共聚物、聚丙烯腈、聚丙烯酸烷基酯、聚甲基丙烯酸烷基酯、聚乙烯基甲基醚、聚乙烯基乙基醚、聚乙酸乙烯酯、聚乙烯醇、聚-N-乙烯基吡咯烷酮、N-乙烯基吡咯烷酮/丙烯酸共聚物、聚乙烯基甲基酮、聚4-乙烯基苯酚、丙烯酸/苯乙烯共聚物、 唑啉聚合物、聚亚烷基亚胺、马来酸/马来酸酐共聚物、羟基乙基纤维素、聚乙酸酯、离子表面活性和界面活性的化合物,胆汁酸或其盐、酯或酰胺,多元醇的羧酸酯,和苷。
[0053] 这些催化剂可以是结晶或无定形的。当k等于0时,结晶的双金属氰化物是优选的。当k大于0时,结晶、半结晶以及基本无定形的催化剂是优选的。
[0054] 在改性催化剂的情况下,有各种优选的实施方案。一种优选实施方案包括其中k大于0的式(I)催化剂。优选的催化剂则包含至少一种双金属氰化物、至少一种有机配体和至少一种有机添加剂P。
[0055] 在另一个优选实施方案中,k等于0,e任选也是0,X完全是羧酸根,优选是甲酸根、乙酸根和丙酸根。这些催化剂描述在WO 99/16775中。在此实施方案中,结晶的双金属氰化物催化剂是优选的。也优选WO 00/74845中描述的双金属氰化物催化剂,它们是结晶的和小片状的。
[0056] 改性催化剂是通过将金属盐溶液与氰基金属盐溶液合并制备的,其中氰基金属盐溶液任选地可以同时含有有机配体L和有机添加剂P。随后加入有机配体和任选的有机添加剂。在催化剂制备的一个优选实施方案中,先制备非活性的双金属氰化物相,然后通过重结晶转化成活性双金属氰化物相,如PCT/EP01/01893所述。
[0057] 在催化剂的另一个优选实施方案中,f、e和k不等于0。催化剂则是双金属氰化物催化剂,其含有水混溶性有机配体(通常是0.5-30重量%)和有机添加剂(通常是5-80重量%),如WO 98/06312所述。这些催化剂可以在强烈搅拌(24000rpm,使用Turrax)或搅拌下制备,如US5,158,922所述。
[0058] 尤其是,对于烷氧基化反应适合的催化剂是含有锌和钴或含有铁和钴的双金属氰化物。特别合适的化合物是锌-钴催化剂。
[0059] 优选使用结晶的DMC化合物。在优选实施方案中,使用Zn-Co型的结晶DMC化合物作为催化剂,其含有乙酸锌作为其它金属盐组分。这些化合物以单斜结构结晶,并且是小片状的。这些化合物例如描述在WO00/74845或PCT/EP01/01893中。
[0060] 适合作为催化剂的DMC化合物原则上可以通过本领域技术人员公知的所有方法制备。例如,DMC化合物可以通过直接沉淀、通过“初期润湿”方法、通过制备前体相和随后重结晶来制备。
[0061] DMC化合物可以作为粉末、糊料或悬浮液使用,或可以转化为模制品,被引入模制品、泡沫体等中,或施用到模制品、泡沫体等上。
[0062] 基于粗聚醚醇计,用于步骤a)中烷氧基化反应的DMC催化剂浓度通常小于2000ppm,优选小于1000ppm,特别小于500ppm,特别优选小于100ppm,例如小于50ppm。
[0063] 步骤a)中的加成反应在DMC催化的情况下是在密闭容器中在约90-240℃的温度下进行,优选100-160℃。在所选择的反应温度下占主导的环氧烷混合物蒸汽压下和在任选存在的惰性气体(优选氮气)的蒸汽压下将环氧烷加入反应混合物。
[0064] 如果在步骤a)中使用环氧烷混合物,则形成其中各种亚烷基氧结构单元基本上无规分布的粗聚醚醇。结构单元沿着聚醚链的分布的变化是来自于各组分的不同反应速率,也可以通过连续加入具有程序控制的组成的环氧烷混合物来无规地实现。如果各种环氧烷接连地反应,则获得具有亚烷基氧结构单元的嵌段状分布的聚醚链。
[0065] 聚醚链的长度在反应产物内在基本上从添加量获得的化学计算量平均值左右无规地变化。
[0066] 胺催化的工艺可以与DMC催化工艺相似地进行,其中使用胺催化剂代替DMC催化剂。
[0067] 所用的催化剂是碱性化合物,例如叔胺。胺催化剂的例子是哌嗪,衍生物例如1,4-二甲基哌嗪、N-羟基乙基哌嗪、1,3,5-三(二甲基氨基丙基)六氢三嗪,和/或N,N-二甲基环己基胺,二甲基苄基胺2,2’-二(2-乙基-2-偶氮双环醚)1,8-二氮杂双环[5.4.0]-十一碳-7-烯;以及吗啉衍生物,例如4-甲基-和4-乙基吗啉,以及2,2-二吗啉代乙基醚;咪唑衍生物,例如1-甲基-和1,2-二甲基咪唑,N-(3-氨基丙基)咪唑,二氮杂双环辛烷,三乙胺,二甲基氨基丙基胺,二乙基氨基乙基胺,三甲胺(TMA),三丁胺,三乙胺(TEA),二甲基乙醇胺(DMEOA),二甲基环己基胺(DMCHA),咪唑和取代的咪唑衍生物,优选二甲基乙醇胺。所述催化剂可以单独使用或作为混合物使用。基于多元醇的总质量计,催化剂浓度可以是0.01-10重量%。优选,各自基于多元醇的总量计,催化剂浓度是0.05-5重量%,特别优选0.1-2重量%。
[0068] 胺催化的工艺是在50-180℃的温度下进行。选择反应器中的压力,使得环氧烷在大部分程度上保持为液体。
[0069] 在一个具体实施方案中,在步骤a)中通过连续工艺制备的粗聚醚醇直接用于步骤b)中以除去低分子量副产物。
[0070] 根据本发明,可以在根据步骤a)的反应之前或之后向反应混合物或组分之一中加入稳定剂。这能防止由于氧化过程形成不需要的副产物。
[0071] 在本发明中,原则上可以使用本领域技术人员公知的所有稳定剂。
[0072] 这些组分包含抗氧化剂、自由基清除剂、过氧化物分解剂、协同剂和金属钝化剂。
[0073] 所用的抗氧化剂是例如位阻酚和芳族胺。
[0074] 为了从步骤a)中制备的粗聚醚醇除去低分子量副产物,将所述粗聚醚醇在步骤b)中在具有内件的塔中通过本发明方法用汽提气体处理。在一个优选实施方案中,步骤b)连续地进行。在一个特别优选的实施方案中,步骤a)和步骤b)都按照使得实现连续的整个聚醚醇制备工艺的方式进行。
[0075] 为此目的,粗聚醚醇经由具有内件的塔在减压下和在高温下进行汽提。在本发明中,粗聚醚醇表示通过上述在步骤a)中所述方法之一制备并且含有杂质的聚醚醇,杂质是例如低分子量副产物。
[0076] 在本发明中,汽提表示通过使汽提气体经过粗聚醚醇而从粗聚醚醇除去低分子量副产物的方法,并且低分子量副产物被转移到汽提气体。水蒸气和/或惰性气体用作汽提气体。合氮气体混合物,尤其是氮气,优选用作惰性气体。在一个优选实施方案中,使用含有水蒸气的汽提气体,例如水蒸气或水蒸气和氮气的混合物。在一个特别优选的实施方案中,水蒸气用作汽提气体。
[0077] 解吸也称为汽提,表示由于在气相和液相之间的分配平衡,使得已溶解的液体组分选择性地通入到“惰性”气体相中。汽提是蒸馏的一种特定形式。其与蒸馏之间的区别是在分配平衡基础上用于分离物质所需的第二相不是通过蒸发产生的,而是作为助剂加入的(汽提气体)。一种进行解吸的可能性是将要分离出的组分排入惰性气体料流或水蒸气料流。载气按照与所负载溶剂相反的方向加入。要分离出的组分从液相迁移到气相中。在惰性气体作为载气的情况下,通过连续加入的惰性气体,要分离的组分在气相中的分压保持处于低水平。
[0078] 为此目的,将粗聚醚醇逆向通过具有内件的塔,即按照与汽提气体流相反的方向。3 2 3 2
所述塔在0.5-20m/m *h的冲洗密度下操作,优选2-15m/m *h。因此,冲洗密度表示所
3
用粗聚醚醇的体积/每小时和塔横截面。在硬质泡沫聚醚醇的汽提中,特别优选10-15m/
2 3 2
m *h的冲洗密度。在软质泡沫聚醚醇的汽提中,特别优选5-10m/m *h的冲洗密度。
[0079] 汽提是在20-300℃的温度下进行,优选80-200℃,特别优选100-160℃。所述塔在2-300毫巴的绝对压力下操作,优选5-80毫巴的绝对压力,特别优选8-60毫巴的绝对压力。在用水汽提时,优选选择蒸汽压水平(p)使得在最终产物中的水含量是0.01-0.2%,优选0.05-0.15%。
[0080] 在较高水含量的情况下,可以随后进行单独的干燥步骤,其中多元醇在优选100-160℃的温度下在2-300毫巴的减压下进一步干燥5分钟至2小时的时间。
[0081] 汽提气体按照1-30m3(S.T.P)(在标准条件下的立方米)/公吨聚醚醇的量加入,3 3 3
优选2-20m(S.T.P)/公吨聚醚醇,特别优选3-10m(S.T.P)/公吨聚醚醇,最优选4-6m(S.T.P)/公吨聚醚醇。
[0082] 对于粘度<5000mPa.s(25℃)的多元醇,多元醇与汽提气体之比一般是0.1-10摩尔多元醇/摩尔汽提气体,优选0.2-5摩尔多元醇/摩尔汽提气体,特别优选0.3-3摩尔多元醇/摩尔汽提气体,最优选0.4-2摩尔多元醇/摩尔汽提气体。
[0083] 对于粘度>5000mPa.s的多元醇,多元醇与汽提气体之比一般是0.4-30摩尔多元醇/摩尔汽提气体,优选0.7-25摩尔多元醇/摩尔汽提气体,特别优选1-20摩尔多元醇/摩尔汽提气体,最优选1.3-15摩尔多元醇/摩尔汽提气体。
[0084] 粗聚醚醇在塔中的合适停留时间是在1-100分钟的范围内,优选5-40分钟。
[0085] 在本发明中,具有内件的塔表示带有具有分离活性的内件的塔。原则上,所有公知的内件可以用于此目的,尤其是塔盘、无规填料或结构化填料。
[0086] 合适的内件是常规的内件,例如可商购的塔盘、无规填料或结构化填料,例如泡罩塔盘,隧道式塔盘,浮阀塔板,筛板,双向流塔板和栅条塔板, (Pall ),鞍形物,金属丝网环, (Raschig ), 鞍形物,
填料和 填料;也可以是结构化填料,例如Sulzer Mellapak和Mellapakplus,
织 物 填 料,
织物填料,SulzerMellacarbon,Sulzer Mellagrid,Nuttergrid,网状填充物
类型BX,网状填充物BXPlus,网状填充物类型CY,网状填充物类型DX,网状填充物类型EX,Montz-Pak类型B1,Montz-Pak类型BSH,Montz-Pak类型A3,Montz-Pak类型M,Montz-Pak类型MN,MontzPak类型C1,Koch-Glitsch Flexipac和Flexipac HC,Koch-Glitsch Gempak,网卷填料ACS和ACSX,Raschig-PAK和Raschig Super-PAK,Kühni Rombopak和Rombopak S。
[0087] 优选填料塔。这些表示装有填料的塔,其中包括无规填料或结构化填料元件。所用的无规填料可以是含有材料例如钢、不锈钢、铜、碳、陶土、陶瓷、玻璃和塑料的填充元件。合适的用于包含无规填料的塔的填充元件例如参见Klaus Sattler,Thermische Trennverfahren,VCH-Verlag,1995。在一个特别优选的实施方案中,使用具有结构化填料元件的填料塔。结构化填料元件是例如织网、片状金属或织物填料。
[0088] 织物填料是特别优选的;尤其优选 和 织物填料。
[0089] 在另一个实施方案中,所用的汽提气体是含有水蒸气的汽提气体,特别优选水蒸气。惊人的是,发现尽管使用含水蒸气的气体混合物作为汽提气体,但是用于所获得的聚醚醇的干燥步骤在本发明方法中并不是必要的。
[0090] 所以,本发明还涉及一种使用含水蒸气的汽提气体从粗聚醚醇除去低分子量副产物的方法,其中在汽提之后不进行用于经过提纯的聚醚醇的干燥步骤。
[0091] 另外,本发明还涉及可通过本发明方法获得的聚醚醇。所以,本发明还涉及通过包括至少以下步骤的方法获得的聚醚醇:
[0092] a)至少一种起始化合物与至少一种环氧烷和催化剂反应得到粗聚醚醇,和
[0093] b)从来自步骤a)的粗聚醚醇除去低分子量副产物,其中所述粗聚醚醇在具有内件的塔中用汽提气体处理。
[0094] 通过本发明方法获得的聚醚醇的特征尤其在于小比例的杂质。它们具有极少的气味和低的FOG(雾化)和VOC(挥发性有机化合物)值。尤其是,本发明的聚醚醇具有低的残余环氧烷值,优选小于或等于100ppm,更优选小于或等于50ppm,特别优选小于或等于20ppm,各自基于聚醚醇计。
[0095] 由于存在小比例的杂质,根据本发明制备的软质泡沫聚醚醇尤其适用于生产在汽车和家具工业中的聚氨酯。
[0096] 硬质泡沫聚醚醇主要用于绝缘技术中、用于家用电器中和用于建筑工业中。所以,本发明还涉及通过本发明方法获得的聚醚醇用于合成聚氨酯的用途。
[0097] 根据本发明制备的聚氨酯尤其适用于生产聚氨酯泡沫材料、聚氨酯铸塑革以及弹性体。优选,根据本发明制备的聚氨酯用于合成聚氨酯软质泡沫材料。所述聚氨酯软质泡沫材料可以是块状软质泡沫材料或模制的软质泡沫材料。所以在另一个实施方案中,本发明涉及通过本发明方法获得的聚醚醇或根据本发明的聚醚醇用于合成聚氨酯的用途,所述聚氨酯是聚氨酯软质泡沫材料。
[0098] 在聚氨酯泡沫材料中,尤其优选用于汽车和家具工业中的泡沫材料。这些聚氨酯适用于例如生产模制品,尤其是由软质聚氨酯块状泡沫材料制成的模制品。在这里有利的是低含量的杂质,因为不会产生不良气味或可能从成型软质泡沫制品释放出来的不良气味。另外,VOC和FOG值是低的。
[0099] 本发明的模制品例如是垫子、衬层、用于汽车工业和室内装饰家具的成型制品。
[0100] 下面通过实施例更详细地说明本发明,但不限制本发明。
[0101] 实施例1
[0102] 制备DMC催化的软质泡沫聚醚醇(多元醇I)
[0103] 在20L的搅拌容器反应器中将3200g的用磷酸处理并具有298mgKOH/g羟值的用甘油起始的丙氧基化物与44g的4.53%浓度DMC催化剂悬浮液(对应于100ppm的DMC催化剂,基于要制备的产物计)混合,并在120℃和40毫巴的减压下脱水直到水含量低于
200ppm。然后计量加入约400g的1,2-环氧丙烷(PO)并允许反应开始,这从简短的升温和反应器压力的快速降低检测。然后,在相同温度下在2.5小时内加入14910gPO和1940g环氧乙烷(EO)的16450g混合物。在达到恒定反应器压力之后,在减压下蒸馏出未反应的单体和其它挥发性成分,并排出聚醚醇。
[0104] 所获得的聚醚醇(多元醇I)具有以下特征:
[0105] 羟值(OHN):48.8mg KOH/g
[0106] 平均分子量:3420g/mol
[0107] 酸值:0.013mg KOH/g
[0108] 水含量:0.011%
[0109] 粘度:(25℃)566mPa·s
[0110] 实施例2
[0111] 制备胺催化的硬质泡沫聚醚醇(多元醇II)
[0112] 在20L的搅拌反应器中先加入4700g糖和1450g甘油,并对反应器抽真空。用氮气打断真空,计量加入200g二甲基乙醇胺,并将混合物加热到105℃。在达到反应温度之后,在10小时内计量加入13500g的PO,使得压力不超过7巴。在达到恒定反应器压力之后,在减压下蒸馏出未反应的单体和其它挥发性成分,并排出聚醚醇。
[0113] 所获得的聚醚醇(多元醇II)具有以下特征:
[0114] OHN:450mg KOH/g
[0115] 粘度:(25℃)19800mPa·s
[0116] 平均分子量:630g/mol
[0117] 实施例3
[0118] 将DMC催化的聚醚醇(多元醇I)在实验室设备中汽提。实验塔具有0.05m的直径,并在7个0.5m分段上具有Montz A3-500类型的织物填料。在每个分段之后,收集液体并再分布。塔夹套在130℃下恒温,塔顶压力是50毫巴绝对压力。提供纯的聚醚醇I,并且在实验之前故意加入400ppm的1,2-环氧丙烷(PO)。忽略环氧乙烷,因为实验显示在保持PO规格时,EO也被充分贫化。目标规格是在塔底在<5至<1ppm重量PO的范围内。3 2
在此设置下,并且设定F=0.17Pa^0.5且冲洗密度为7m/(m *h),在塔底达到PO浓度为<1ppm重量PO。多元醇I/水蒸气之比是0.95kmol多元醇I/kmol水蒸气。
[0119] F=F因子或气体载荷因子,是气体速度与气体密度平方根的乘积值,气体速度是气体流速除以自由塔横截面得到的值。
[0120] 实施例4
[0121] 将胺催化的聚醚醇(多元醇II)在实验室设备中汽提。实验塔具有0.05m的直径,并在8个0.5m分段上具有Montz A3-500类型的织物填料。在每个分段之后,收集液体并再分布。塔底温度是110-120℃,塔顶压力是50毫巴绝对压力。提供纯的聚醚醇,并且在实验之前故意加入1,2-环氧丙烷(PO)。目标规格是在塔底在<1ppm重量PO的范围内。起始浓度是1000ppm重量的PO和8kg/h的聚醚醇(进料温度:125℃,在5巴绝对压力下)。3 2
在此设置下,并且设定F=0.18Pa^0.5且液体载荷为3.96m/(m *h),在塔底达到PO浓度为<1ppm重量PO。此外,使0.265kg/h氮气通过此塔。所以,多元醇II/N2之比是1.31mol多元醇II/kmol N2至1.38mol多元醇II/kmol N2。
[0122] 实施例5
[0123] 将胺催化的聚醚醇(多元醇II)在实验室设备中汽提。实验塔具有0.05m的直径,并在8个0.5m分段上具有Montz A3-500类型的织物填料。在每个分段之后,收集液体并再分布。塔底温度是120-125℃,塔顶压力是50毫巴绝对压力。提供纯的聚醚醇,并且在实验之前故意加入1,2-环氧丙烷(PO)。目标规格是在塔底在<1ppm重量PO的范围内。起始浓度是2000ppm重量的PO和12.8kg/h的多元醇(进料温度:125℃,在5巴绝对压力
3 2
下)。在此设置下,并且设定F=0.17Pa^0.5且液体载荷为6m/(m *h),在塔底达到PO浓度为<1ppm重量PO。此外,使200g/h水蒸气通过此塔。所以,多元醇II/水蒸气之比是
2.01mol多元醇II/mol水蒸气。
[0124] 对比例1
[0125] 泡罩塔(ID=10cm)用于汽提工艺,其具有用于恒温的双层夹套和环形分布器(d=4cm),所述分布器在底部具有多个用于通入气体的孔。通过商购恒温器使泡罩塔的温度保持恒定。通过真空泵使泡罩塔中的压力保持恒定在300毫巴。