首页 技术资讯 薄膜技术 正文
聚酯多元醇的合成工艺影响因素研究
时间:2015-10-22   来源: 包装前沿   阅读:4353次

投稿箱:

如果您有包装新产品、新材料或者包装行业、企业相关新闻稿件发表,或进行资讯合作,欢迎联系本网编辑部,邮箱:3270059559@qq.com(期待您的邮件!)。


近年来,聚氨酯树脂(TPU)以其杰出的性能特点及其广泛的市场应用,在PU(聚氨酯)市场中以10%的发展速度逐步增长。TPU 兼具了橡胶的物理机械性能和塑料的易加工等优秀性能,其耐磨、耐油、耐高温、耐辐射的性能优异,在电子通讯、机械自动化和计算机等领域获得了广泛的应用。

聚氨酯的原料一般是以羟基聚酯化合物为主,这类化合物亦称聚酯多元醇。它与高分子工业中普通的醇酸树脂、不饱和聚酯或聚酯树脂等的不同之处在于, 在聚氨酯树脂中所需的聚酯多元醇分子量低,一般为1000~3000。合成聚酯多元醇的两种原料通常是由二元羧酸与多元醇缩合。聚酯多元醇的种类一般以羧酸分类,通常有如下几种:

(1) 己二酸系聚酯多元醇:这类多元醇在聚氨酯中应用面最广。主要用于制造聚氨酯软、硬泡沫塑料、橡胶、粘合剂、合成革等。

(2) 醇酸系聚酯多元醇:主要用于聚氨酯涂料、粘合剂等。

(3) 己内酯系聚酯多元醇:用于制造聚氨酯泡沫、塑料、弹性体、纤维、人造革等。这类聚氨酯制品的耐热性、耐水解性、耐低温性等较其它聚酯型聚氨酯优越。

(4) 丙烯酸系聚酯多元醇:用于生产光敏性聚氨酯涂料。

本实验以己二酸和丙二醇为原料合成聚酯多元醇,从聚酯多元醇合成过程中的投料比、反应时间、反应温度等因素方面作一个更深层次的研究,为聚酯多元醇的生产提供参考。


一、实验部分

1、仪器

套式恒温器:浙江新华器械厂;

调压器TDGC2-1:中国正泰有限集团;

精密增力搅拌器JJ-1:安徽明光市远祥机械厂;

旋片真空泵ZXZ-1:上海真空泵厂;

真空干燥箱:南京威泰机械科技有限公司;

电子天平:北京赛多利斯天平有限公司。

2、原料

苯酐(PA):工业级,济南联顺化工有限公司;

己二酸( AA):工业级,苏州厚金化工有限公司;

丙二醇(PDO) :工业级,济南长治化工;

醋酸锌Zn(Ac)2:分析纯,金山区兴塔美兴化工厂。

3、聚酯多元醇的合成

在500 ml四口烧瓶中按配比加入PA、AA、PDO和Zn(Ac)2,通入干燥氮气约 10 min,缓慢加热,当大部分物料融解后开动搅拌器,瓶内物料通常在 110 ℃左右完全融解为澄清液。当温度达到 120 ℃左右时开始出水,此时可认为缩聚反应开始;逐渐升温,同时加大搅拌速率。当反应至预定时间,将产物放置于真空干燥箱干燥至恒重。


二、聚酯多元醇生产工艺的影响因素

1、投料配比

AA与PDO的投料质量比不同,会造成聚酯多元醇产率的变化。若在酸值为25.9mg KOH/g,反应温度220℃,反应时间4h的条件下,通过实验改变AA与PDO的投料质量比,观察研究聚酯多元醇的产率。实验结果图1所示。

QQ截图20150706164546.jpg

图1  AA与PDO的质量比对聚酯多元醇产率的影响

如图1所示,AA与PDO的质量比对聚酯多元醇产率有明显的影响,当AA与PDO的质量比逐渐增大时,聚酯多元醇的产率随之增加,当它们的比为1:1的时候达到了最高,之后降低,产生这一现象的主要原因可能是因为AA与PDO的质量比会引起一些副反应,从而影响了聚酯多元醇的产率。当AA与PDO的质量比为1:1时,聚酯多元醇的产率达到了最大值为93.73%。

2、反应时间

在AA与PDO的质量比为1:1,酸值25.9mg KOH/g,反应温度220℃的条件下,观察了不同反应时间对聚酯多元醇产率的影响,结果如图2所示。

QQ截图20150706164554.jpg

图2 反应时间对聚酯多元醇产率的影响

在反应前期,伴随着反应时间的增加,聚酯多元醇的产率也在逐渐增加。但这种影响随反应时间延长而趋于缓慢,当反应进行了4h后,反应已基本趋于平衡,反应时间以4h为最佳。

3、反应温度

当AA与PDO质量比为1:1,酸值25.9mg KOH/g,反应时间为4h时。观察反应温度对聚酯多元醇产量的影响,实验结果如图3所示。

QQ截图20150706164603.jpg

图3 反应温度对聚酯多元醇产率的表面效应

从图中可以看出,当反应温度较低时,由于反应不完全,导致聚酯多元醇的产率不高;温度在220℃时最合适;当温度过高时,可能会引起其他副反应,聚酯多元醇的产量下降。


三、结论

聚酯多元醇的最佳合成条件:AA与PDO质量比1:1,酸值25.9mg KOH/g,反应温度220℃,反应时间4 h。该方法操作简单,使用方便,副作用少,具有很高的性能价格比,适用于工业生产。

本文系包装前沿网(pack168.com)独家供稿,禁止转载、拷贝,违反者包装前沿网将追究其人和单位的法律责任。有疑问请致电020-85626447。 包装前沿网