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一种耐黄变聚氨酯加成物的分离方法.pdf

  • 上传人:Y0****01
  • 文档编号:576507
  • 上传时间:2018-02-23
  • 格式:PDF
  • 页数:7
  • 大小:456.62KB
  • 摘要
    申请专利号:

    CN201010256405.3

    申请日:

    2010.08.18

    公开号:

    CN101948565A

    公开日:

    2011.01.19

    当前法律状态:

    授权

    有效性:

    有权

    法律详情:

    授权|||著录事项变更IPC(主分类):C08G 18/82变更事项:申请人变更前:广东嘉宝莉化工集团有限公司变更后:嘉宝莉化工集团股份有限公司变更事项:地址变更前:529085 广东省江门市蓬江区棠下镇金溪工业区变更后:529085 广东省江门市蓬江区棠下镇金溪工业区|||实质审查的生效IPC(主分类):C08G 18/82申请日:20100818|||公开

    IPC分类号:

    C08G18/82; C09D175/04

    主分类号:

    C08G18/82

    申请人:

    广东嘉宝莉化工集团有限公司

    发明人:

    殷代武; 曹树潮; 黄洪; 王代民

    地址:

    529085 广东省江门市蓬江区棠下镇金溪工业区

    优先权:

    专利代理机构:

    广州嘉权专利商标事务所有限公司 44205

    代理人:

    谭志强

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    内容摘要

    本发明公开了一种耐黄变聚氨酯加成物的分离方法,包括将聚氨酯加成物粗品输送至列管式蒸发器,在分离温度为180~240℃、压力为100~2000Pa的条件下进行初步纯化,将聚氨酯加成物粗品中的过量异氰酸酯单体蒸出;将初步纯化后的加成物输送至薄膜蒸发器,在分离温度为120~180℃、压力为0.1~100Pa的条件下进行再次分离,同时从底部向薄膜蒸发器中通入夹带气,将过量异氰酸酯单体排出,得到纯化的聚氨酯加成物。本发明方法分离效果好,分离流程简单,处理量大,各种参数易于控制,得到的聚氨酯加成物,经稀释后,其固含量可达70%以上。产品中游离的未反应异氰酸酯低,可低至0.5%以下,产品粘度低,存放稳定性好。

    权利要求书

    1: 一种耐黄变聚氨酯加成物的分离方法, 包括以下步骤 : 1) 将聚氨酯加成物粗品输送至列管式蒸发器, 在分离温度为 180 ~ 240℃、 压力为 100 ~ 2000Pa 的条件下进行初步纯化, 将聚氨酯加成物粗品中的过量异氰酸酯单体蒸出 ; 2) 将初步蒸发后的加成物输送至薄膜蒸发器, 在分离温度为 120 ~ 180℃、 压力为 0.1 ~ 100Pa 的条件下进行再次分离, 同时从底部向薄膜蒸发器中通入夹带气, 将过量异氰 酸酯单体带出, 得到再次蒸发的聚氨酯加成物。
    2: 根据权利要求 1 所述的一种耐黄变聚氨酯加成物的分离方法, 其特征在于 : 分离出 来的异氰酸酯单体通过冷凝回收。
    3: 根据权利要求 1 所述的一种耐黄变聚氨酯加成物的分离方法, 其特征在于 : 夹带气 包括氮气、 二氧化碳、 惰性气体。
    4: 根据权利要求 1 所述的一种耐黄变聚氨酯加成物的分离方法, 其特征在于 : 纯化的 聚氨酯加成物成品使用溶剂稀释。
    5: 根据权利要求 4 所述的一种耐黄变聚氨酯加成物的分离方法, 其特征在于 : 溶剂为 石脑油和丙二醇甲醚醋酸酯的混合物。
    6: 根据权利要求 4 所述的一种耐黄变聚氨酯加成物的分离方法, 其特征在于 : 石脑油 和丙二醇甲醚醋酸酯的混合比为 1 : 1。

    说明书


    一种耐黄变聚氨酯加成物的分离方法

        【技术领域】
         本发明涉及一种耐黄变聚氨酯加成物的分离方法。背景技术 聚氨酯涂料是性能卓越、 应用最广泛的的溶剂型涂料之一。双组分聚氨酯涂料又 是聚氨酯涂料中使用最多的一类, 它由两个组分构成, 一个组分是以醇酸树脂、 聚酯树脂、 环氧树脂、 丙烯酸树脂等含羟基基团的物质, 另一组分是含 NCO 基团的物质, 称为加成物。
         环保型聚氨酯加成物有两个重要的指标来评判 : 第一, 要求低毒, 即要求加成物中 异氰酸酯 (TDI 和 HDI) 的含量要低。在西欧, 聚氨酯加成物中异氰酸酯含量要低于 0.5%, 这 是首要的评价指标。第二, 要求加成物溶剂含量低, 即要求固含量高, 一般要求固含量达到 70%, 这样有利于降低 VOC。
         另外, 聚氨酯涂料的泛黄性是制约聚氨酯涂料发展的一个重要因素, TDI 制备的聚 氨酯固化剂, 其涂层在紫外光的作用下, 离分子中的聚氨酯键容易被破坏分解, 生产胺, 芳 胺在氧化下苯核结构重排, 生成醌式结构等发色基团, 致使涂层泛黄。MDI 为原料的涂层氧 化后生产的双醌酰亚胺, 泛黄性比 TDI 为原料的涂层氧化后生成单醌式泛黄更严重。解决 方法, 使用脂肪族或脂环族的二异氰酸酯 (如 HDI) 单体制备的固化剂。HDI 作原料的聚氨酯 涂料有很好的耐侯性, 光稳定性。但 HDI 的反应活性低, 挥发性大, 毒性比甲苯二异氰酸酯 更大。
         制备理想的 HDI 加成物的反应方程式为
         六亚甲基二异氰酸酯中的一个 NCO 基团反应, 另外一个 NCO 基团保留作为使用中同树 脂中的羟基反应。因六亚甲基二异氰酸酯中的两个 NCO 基团不具有选择性, 生产过程中, 如 果按 NCO : OH 为 2 : 1 时, 产品粘度大、 NCO 值低、 而且游离六亚甲基二异氰酸酯含量高, 所以 合成中必须将六亚甲基二异氰酸酯过量, 来提高产品 NCO 值。这样又导致合成加成物中含 有大量的游离六亚甲基二异氰酸酯单体, 六亚甲基二异氰酸酯毒性大, 需要采用后处理方 法。主要的方法有以下 : 1、 化学分析法 这种方法的优势在于生产过程不需额外的设备投资, 适用于中小规模生产者 ; 但实际困难也很大, 这是因为待处理的粗产品中, 预聚体分子上的异氰酸根在数量上大大超过游 离 HDI 分子上的异氰酸根。因此, 小分子反应物不仅与游离 HDI 的异氰酸根起反应也必然 会与预聚体分子上的异氰酸根反应, 不可能有绝对的选择性, 在消耗游离 HDI 时, 也难免促 进预聚体的进一步聚合, 这就很难掌握反应深度, 工艺安全性与产品稳定性难于保证。因 此, 该方法的发展前景不被看好。
         2、 溶剂萃取法 这种方法利用异氰酸酯在萃取剂和溶剂中相容性差别, 将聚氨酯加成物中游离的异氰 酸酯单体分离出来。选择合适的萃取剂比较困难, 而且萃取后的 HDI 从萃取剂中解析出来 也相当麻烦。该工艺复杂, 设备投资大, 实用价值不高。 发明内容
         本发明的目的在于提供一种新型的耐黄变聚氨酯加成物的分离方法。
         本发明所采取的技术方案是 :
         一种耐黄变聚氨酯加成物的分离方法, 包括以下步骤 : 1) 将聚氨酯加成物粗品输送至列管式蒸发器, 在分离温度为 180 ~ 240 ℃、 压力为 100 ~ 2000Pa 的条件下进行初步纯化, 将聚氨酯加成物粗品中的过量异氰酸酯单体蒸出 ; 2) 将初步蒸发后的加成物输送至薄膜蒸发器, 在分离温度为 120 ~ 180 ℃、 压力为 0.1 ~ 100Pa 的条件下进行再次分离, 同时从底部向薄膜蒸发器中通入夹带气, 将过量异氰 酸酯单体排出, 得到再蒸发的聚氨酯加成物。 分离出来的异氰酸酯单体通过冷凝回收。
         夹带气包括氮气、 二氧化碳、 惰性气体。
         纯化的聚氨酯加成物成品使用溶剂稀释。 溶剂优选为石脑油和丙二醇甲醚醋酸酯 的混合物。石脑油和丙二醇甲醚醋酸酯的混合比优选为 1 : 1。
         本发明方法分离效果好, 分离流程简单, 各种参数易于控制, 得到的聚氨酯加成 物, 经稀释后, 其固含量可达 70% 以上。 产品中游离的未反应异氰酸酯低, 可低至 0.5% 以下, 产品粘度低, 存放稳定性好。
         本发明方法处理量大, 通过一级蒸发器粗蒸, 将大量异氰酸酯单体蒸出后, 二级精 蒸, 将剩余少量的异氰酸酯单体蒸出。相对于一个蒸发器蒸馏, 其处理量可以提高 10 倍以 上。
         通过在薄膜蒸发器中增加夹带气体, 可以减小薄膜蒸发器中蒸发条件, 并且可以 大大提高分离效果, 同时也大大降低分离的能耗。 同时经夹带气夹带出来的异氰酸酯, 易与 夹带气分离, 且不会在异氰酸酯中引入杂质, 得到的异氰酸酯可直接应用于聚氨酯加成物 的制备。
         本分离方法可以将 99% 以上分离出来的异氰酸酯回收, 回收得到的异氰酸酯单体 纯度高, 可以再次用于聚氨酯加成物的合成。
         附图说明
         图 1 是本发明的工艺流程图。具体实施方式
         一种耐黄变聚氨酯加成物的分离方法, 包括以下步骤 : 1) 将聚氨酯加成物粗品输送至列管式蒸发器, 在分离温度为 180 ~ 240 ℃、 压力为 100 ~ 2000Pa 的条件下进行初步纯化, 将聚氨酯加成物粗品中的过量异氰酸酯单体蒸出 ; 2) 将初步纯化后的加成物输送至薄膜蒸发器, 在分离温度为 120 ~ 180 ℃、 压力为 0.1 ~ 100Pa 的条件下进行再次分离, 同时从底部向薄膜蒸发器中通入夹带气, 将过量异氰 酸酯单体排出, 得到纯化的聚氨酯加成物。
         分离出来的异氰酸酯单体通过冷凝回收。
         夹带气包括氮气、 二氧化碳、 惰性气体。
         纯化的聚氨酯加成物成品使用溶剂稀释。 溶剂优选为石脑油和丙二醇甲醚醋酸酯 的混合物。石脑油和丙二醇甲醚醋酸酯的混合比优选为 1 : 1。当然, 也可以使用其他为本 领域技术人员所熟知的稀释剂稀释。
         本发明的工艺流程如图 1 所示 : 1) 按常规方法, 在反应釜中使多元醇与六亚甲基二异氰酸酯 (HDI) 反应得到聚氨酯加 成物粗品 ; 2) 将聚氨酯加成物粗品排入高位槽暂存 ; 3) 将高位槽中的聚氨酯加成物粗品顶部进入列管式蒸发器, 进行初步纯化 ; 4) 将初步纯化后的聚氨酯加成物输送至薄膜蒸发器, 进行再次分离, 同时回收未反应 的异氰酸酯单体 ; 5) 纯化的聚氨酯加成物输送至稀释罐中稀释。
         为取得更好的分离效果, 可将高位槽中暂存聚氨酯加成物粗品预热, 一般预热至 不超过 90℃。
         下面结合实施例, 进一步说明本发明。
         实施例 1 1) 将聚氨酯加成物粗品预热到 80℃后, 输送至列管式蒸发器, 设定列管式蒸发器的温 度为 210℃, 压力 2000pa, 初步纯化 ; 2) 将初步纯化的聚氨酯加成物输送至薄膜蒸发器中, 设定蒸发器的温度为 160℃, 压 力为 20pa, 同时, 从薄膜蒸发器底部通入氮气, 气流量 0.5L/s ; 3) 将纯化后的聚氨酯加成物输送至稀释罐稀释为固含量为 72% 的成品。
         经检验, 成品中游离的六亚甲基二异氰酸酯为 0.47%, 未反应的 NCO 基团为 10.4%。
         实施例 2 1) 将聚氨酯加成物粗品预热到 70℃后, 输送至列管式蒸发器, 设定列管式蒸发器的温 度为 200℃, 压力 1000pa, 初步纯化 ; 2) 将初步纯化的聚氨酯加成物输送至薄膜蒸发器中, 设定蒸发器的温度为 160℃, 压 力为 50pa, 同时, 从薄膜蒸发器底部通入氮气, 气流量 1.0 L/s ; 3) 将纯化后的聚氨酯加成物输送至稀释罐稀释为固含量为 71.4% 的成品。
         经检验, 成品中游离的六亚甲基二异氰酸酯为 0.38%, 未反应的 NCO 基团为 10.2%。
         实施例 3 1) 将聚氨酯加成物粗品预热到 90℃后, 输送至列管式蒸发器, 设定列管式蒸发器的温度为 190℃, 压力 500pa, 初步纯化 ; 2) 将初步纯化的聚氨酯加成物输送至薄膜蒸发器中, 设定蒸发器的温度为 175℃, 压 力为 100pa, 同时, 从薄膜蒸发器底部通入氮气, 气流量 2.0 L/s ; 3) 将纯化后的聚氨酯加成物输送至稀释罐稀释为固含量为 71.8% 的成品。
         经检验, 成品中游离的六亚甲基二异氰酸酯为 0.21%, 未反应的 NCO 基团为 10.3%。
         实施例 4 1) 将聚氨酯加成物粗品预热到 90℃后, 输送至列管式蒸发器, 设定列管式蒸发器的温 度为 240℃, 压力 2000pa, 初步纯化 ; 2) 将初步纯化的聚氨酯加成物输送至薄膜蒸发器中, 设定蒸发器的温度为 180℃, 压 力为 60pa, 同时, 从薄膜蒸发器底部通入氮气, 气流量 1.0 L/s ; 3) 将纯化后的聚氨酯加成物输送至稀释罐稀释为固含量为 71.5% 的成品。
         经检验, 成品中游离的六亚甲基二异氰酸酯为 0.28%, 未反应的 NCO 基团为 10.0%。
         实施例 5 1) 将聚氨酯加成物粗品预热到 90℃后, 输送至列管式蒸发器, 设定列管式蒸发器的温 度为 180℃, 压力 100pa, 初步纯化 ; 2) 将初步纯化的聚氨酯加成物输送至薄膜蒸发器中, 设定蒸发器的温度为 120℃, 压 力为 10pa, 同时, 从薄膜蒸发器底部通入氮气, 气流量 0.2 L/s ; 3) 将纯化后的聚氨酯加成物输送至稀释罐稀释为固含量为 72.0% 的成品。 经检验, 成品中游离的六亚甲基二异氰酸酯为 0.21%, 未反应的 NCO 基团为 9.8%。
         虽然以上实施例中, 使用的夹带气为氮气, 但是作用本领域技术人员的基本常识, 可知, 只要夹带气不与反应物反应, 就可以起到很好的夹带作用, 二氧化碳、 惰性气体都可 以用作夹带气。出于成本和安全性考虑, 优选使用氮气。
         本发明方法处理量大, 通过一级蒸发器粗蒸, 将大量异氰酸酯单体蒸出后, 二级精 蒸, 将剩余少量的异氰酸酯单体蒸出。相对于一个蒸发器蒸馏, 其处理量可以提高 10 倍以 上。
         通过在薄膜蒸发器中增加夹带气体, 可以减小薄膜蒸发器中蒸发条件, 并且可以 大大提高分离效果, 同时也大大降低分离的能耗。 同时经夹带气夹带出来的异氰酸酯, 易与 夹带气分离, 且不会在异氰酸酯中引入杂质, 得到的异氰酸酯可直接应用于聚氨酯加成物 的制备。
         本分离方法可以将 99% 以上分离出来的异氰酸酯回收, 回收得到的异氰酸酯单体 纯度高, 可以再次用于聚氨酯加成物的合成。
        

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    一种 耐黄变 聚氨酯 加成 分离 方法
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