[0067] 下面通过具体的实施例子并结合附图对本发明做进一步的详细描述。
[0068] 本发明提供了一种聚碳酸酯二醇的制备方法,由碳酸二甲酯和具有支链的二醇类物质通过聚合反应得到聚碳酸酯二醇,其中,氧化碱土金属为触媒。
[0069] 其中,原始使用的触媒为乙酸铅三水合物,该物质具有神经毒性,可能为人体致癌物。本方案中使用氧化钙作为触媒,作业人员只需要做好必要的防护措施,不会对人体带来伤害。同时,通过氧化钙作触媒,和具有支链的二醇类物质进行缩合反应时,反应速度快,反应所需的热能减少,所需达到的压力条件较低,在常压下即可进行,能够极大地降低生产成本及提升生产安全。
[0070] 其中,选用有支链的二醇类物质与氧化钙反应效果更好,比如2-甲基1,3丙二醇或3-甲基1,5戊二醇。
[0071] 其具体地反应通式如下:
[0072]
[0073] 式(1)
[0074] 本发明所提供的聚碳酸酯二醇,如图1所示,具体包括如下制备步骤:
[0075] 101,将所述碳酸二甲酯、所述二醇类物质以及所述触媒按照摩尔比为1:1:0.005-1:10:0.01的比例加入内部气体为氮气的反应器内;
[0076] 102,对所述反应器进行初次加热,加热至所述反应器的内部温度为110-150℃,控2
制所述反应器内的压力为0~5㎏/m;
[0077] 103,加热1-3小时后,启动回流冷凝器,除去初步废弃物甲醇;
[0078] 104,在蒸馏未馏出时,对所述反应器进行二次加热,加热至所述反应器内的温度为200-250℃,加热20-40分钟后,完全除去初步废弃物甲醇及未反应原料;
[0079] 105,关闭所述回流冷凝器的回流装置,对所述反应器进行三次加热,加热至所2
述反应器的内部温度为200-250℃,控制所述反应器内的压力为0.001-0.05㎏/m,加热
80-120分钟后,除去低分子量聚碳酸酯,得到常温下为透明液体的最终产物聚碳酸酯二醇。
[0080] 据统计,目前工程法使用蒸馏塔生产反应时间总共需要约30小时。改用回流冷凝器之后,在相同的加热条件下,能将反应时间压缩至20小时以内,换算之后,减少热能消耗30%。
[0081] 原始工艺中,使用的蒸馏装置为蒸馏塔,蒸馏分离效果虽好,但是耗时长耗能量高。本方案中使用回流冷凝器进行蒸馏分离,能够降低能耗,同时,缩短了生产时间。
[0082] 下面,利用几个具体实施例来详细介绍本发明所提供的聚碳酸酯二醇的制备方法:
[0083] 对比例1:
[0084] 使用的设备由反应釜、冷凝器、缓冲槽和真空泵组成。2
[0085] 通过将反应器的气压降低至0.05kg/m,然后将气体引入反应器中,将反应器中的压力恢复到大气压,重读上述步骤2次,将反应器的内部气氛全部置换成气体;
[0086] 加入355kg1,6-己二醇、180kg1,4-丁二醇和530kg碳酸二乙酯,然后向其中加入0.8kg四异丙氧基钛作为催化剂;
[0087] 使用温度为150-180℃的加热介质通过夹套开始加热反应器,控制整个混合物在2
反应器内温度为135℃,加热2小时,同时将反应器的反应压力调节到2-3kg/m;
[0088] 开启回流冷凝器,控制回流冷凝器的出口温度为90~95℃,出气初始废弃物乙醇,使得被除去的初始废弃物的量为80-100kg/hr;
[0089] 在蒸馏未镏出时,使用温度为250-270℃的加热介质通过夹套加热反应器,控制整个混合物在反应器内温度为235℃,加热30分钟,确定无镏出后,溢出缓冲槽内副产物乙醇及未反应原料;
[0090] 之后,将回流冷凝器关闭回流,将反应压力调节到0.01㎏/m2,并使用温度为250-270℃的加热介质通过夹套加热反应器,控制整个混合物在反应器内温度为235℃,加热100分钟,将低分子量不纯物全部除去。
[0091] 通过该反应过程,获得最终产物聚碳酸酯二醇,其最终产物聚碳酸酯二醇:约540kg,羟值为80-100,75℃黏度值:400~550,在常温下为透明液体。
[0092] 副产物乙醇及未反应原料:约440kg,低分子量不纯物:约35kg,换算反应率:约88%,聚碳酸酯二醇经水解触媒后:羟值为85~100。
[0093] 实施例1:
[0094] 使用的设备由反应釜、冷凝器、缓冲槽和真空泵组成。
[0095] 通过将反应器的气压降低至0.05㎏/m2,然后将氮气引入反应器中,将反应器中的压力恢复到大气压,重复上述步骤2次,将反应器的内部气氛全部置换成氮气;
[0096] 加入355kg1,6-己二醇、180kg1,4-丁二醇和530kg碳酸二乙酯,然后向其中加入0.5kg氧化钙作为催化剂;
[0097] 使用温度为150-180℃的加热介质通过夹套开始加热反应器,控制整个混合物在2
反应器内的温度为135℃,加热2小时,同时将反应器的反应压力调节到2~3㎏/m;
[0098] 开启回流冷凝器,控制回流冷凝器的出口温度为90~95℃,除去初始废弃物乙醇,使得被除去的初始废弃物的量为80-100kg/hr;
[0099] 在蒸馏未馏出时,使用温度为250-270℃的加热介质通过夹套加热反应器,控制整个混合物在反应器内的温度为235℃,加热30分钟,确定无镏出后,移除缓冲槽内副产物乙醇及未反应原料;
[0100] 之后,将回流冷凝器关闭回流,将反应压力调节到0.01㎏/m2,并使用温度为250-270℃的加热介质通过夹套加热反应器,控制整个混合物在反应器内温度为235℃,加热100分钟,将低分子量不纯物全部除去。
[0101] 通过该反应过程,未获得最终产物聚碳酸酯二醇约,副产物乙醇及未反应原料约1065kg,无低分子量不纯物,换算反应率为0。
[0102] 对比例2:
[0103] 使用的设备由反应釜、冷凝器、缓冲槽和真空泵组成。
[0104] 通过将反应器的气压降低至0.05㎏/m2,然后将氮气引入反应器中,将反应器中的压力恢复到大气压,重复上述步骤2次,将反应器的内部气氛全部置换成氮气;
[0105] 加入475kg1,6-己二醇、475kg碳酸二乙酯,然后向其中加入0.8kg四异丙氧基钛作为催化剂;
[0106] 使用温度为150-180℃的加热介质通过夹套开始加热反应器,控制整个混合物在2
反应器内温度为135℃,加热2小时,同时将反应器的反应压力调节到2~3㎏/m;
[0107] 开启回流冷凝器,控制回流冷凝器的出口温度为90~95℃,除去初始废弃物,使得被除去的初始废弃物的量为80-100kg/h;
[0108] 在蒸馏未镏出时,使用温度为250-270℃的加热介质通过夹套加热反应器,控制整个混合物在反应器内温度为235℃,加热30分钟,确定无镏出后,移除缓冲槽内副产物乙醇及未反应原料;
[0109] 之后,将回流冷凝器关闭回流,将反应压力调节到0.01㎏/m2,并使用温度为250-270℃的加热介质通过夹套加热反应器,控制整个混合物在反应器内温度为235℃,加热100分钟,将低分子量不纯物全部除去;
[0110] 通过该反应,获得最终产物聚碳酸酯二醇约570kg,其羟值为46-56,75℃黏度值:5000~7000,在常温下为白色固体;
[0111] 副产物乙醇及未反应原料约380kg,低分子量不纯物约30kg,换算反应率约为82%,聚碳酸酯二醇经水解触媒后,羟值为48~60。
[0112] 实施例2:
[0113] 使用的设备由反应釜、冷凝器、缓冲槽和真空泵组成。
[0114] 通过将反应器的气压降低至0.05㎏/m2,然后将氮气引入反应器中,将反应器中的压力恢复到大气压,重复上述步骤2次,将反应器的内部气氛全部置换成氮气;
[0115] 加入355kg1,4-丁二醇、135kg2-甲基1,3-丙二醇和530kg碳酸二甲酯,然后向其中加入0.8kg四异丙氧基钛作为催化剂;
[0116] 使用温度为150-180℃的加热介质通过夹套开始加热反应器,控制整个混合物在2
反应器内的温度为135℃,加热2小时,同时将反应器的反应压力调节到2~3㎏/m;
[0117] 开启回流冷凝器,控制回流冷凝器的出口温度为80~85℃,除去初始废弃物,使得被除去的初始废弃物的量为80-100kg/h;在蒸馏未镏出时,使用温度为250-270℃的加热介质通过夹套加热反应器,控制整个混合物在反应器内的温度为235℃,加热30分钟,确定无镏出后,移除缓冲槽内副产物甲醇及未反应原料;
[0118] 之后,将回流冷凝器关闭回流,将反应压力调节到0.01㎏/m2,并使用温度为250-270℃的加热介质通过夹套加热反应器,控制整个混合物在反应器内温度为235℃,加热100分钟,将低分子量不纯物全部除去。
[0119] 通过该反应过程,获得最终产物聚碳酸酯二醇约35kg,其羟值为50~55,75℃黏度值:7000~9000,在常温下为透明液体,副产物乙醇及未反应原料约980kg,低分子量不纯物约1kg,换算反应率约7%,聚碳酸酯二醇经水解触媒后,羟值为53~58。
[0120] 实施例2-1:
[0121] 使用的设备由反应釜、冷凝器、缓冲槽和真空泵组成。
[0122] 通过将反应器的气压降低至0.05㎏/m2,然后将氮气引入反应器中,将反应器中的压力恢复到大气压,重复上述步骤2次,将反应器的内部气氛全部置换成氮气;
[0123] 加入355kg1,4-丁二醇、135kg2-甲基1,3-丙二醇和530kg碳酸二甲酯,然后向其中加入0.8kg氧化钙作为催化剂;
[0124] 使用温度为150-180℃的加热介质通过夹套开始加热反应器,控制整个混合物在2
反应器内的温度为135℃,加热2小时,同时将反应器的反应压力调节到0㎏/m;
[0125] 开启回流冷凝器,控制回流冷凝器的出口温度为80~85℃,除去初始废弃物,使得被除去的初始废弃物的量为80-100kg/h;
[0126] 在蒸馏未镏出时,使用温度为250-270℃的加热介质通过夹套加热反应器,控制整个混合物在反应器内的温度为235℃,加热30分钟,确定无镏出后,移除缓冲槽内副产物甲醇及未反应原料;
[0127] 之后,将回流冷凝器关闭回流,将反应压力调节到0.01㎏/m2,并使用温度为250-270℃的加热介质通过夹套加热反应器,控制整个混合物在反应器内温度为235℃,加热100分钟,将低分子量不纯物全部除去。
[0128] 通过该反应过程,获得最终产物聚碳酸酯二醇约450kg,其羟值为50~55,75℃黏度值:7000~9000,在常温下为透明液体;
[0129] 副产物甲醇及未反应原料约510kg,低分子量不纯物约50kg,换算反应率约71%。
[0130] 实施例2-2:
[0131] 使用的设备由反应釜、冷凝器、缓冲槽和真空泵组成。
[0132] 通过将反应器的气压降低至0.05㎏/m2,然后将氮气引入反应器中,将反应器中的压力恢复到大气压,重复上述步骤2次,将反应器的内部气氛全部置换成氮气;
[0133] 加入355kg1,4-丁二醇、135kg2-甲基1,3-丙二醇和530kg碳酸二甲酯,然后向其中加入0.8kg氧化钙作为催化剂;
[0134] 使用温度为150-180℃的加热介质通过夹套开始加热反应器,控制整个混合物在2
反应器内的温度为135℃,加热2小时,同时将反应器的反应压力调节到2-3㎏/m;
[0135] 开启回流冷凝器,控制回流冷凝器的出口温度为80~85℃,除去初始废弃物,使得被除去的初始废弃物的量为80-100kg/h;
[0136] 在蒸馏未镏出时,使用温度为250-270℃的加热介质通过夹套加热反应器,控制整个混合物在反应器内的温度为235℃,加热30分钟,确定无镏出后,移除缓冲槽内副产物甲醇及未反应原料;
[0137] 之后,将回流冷凝器关闭回流,将反应压力调节到0.01㎏/m2,并使用温度为250-270℃的加热介质通过夹套加热反应器,控制整个混合物在反应器内温度为235℃,加热100分钟,将低分子量不纯物全部除去。
[0138] 通过该反应过程,获得最终产物聚碳酸酯二醇约480kg,其羟值为50~55,75℃黏度值:7000~9000,在常温下为透明液体;
[0139] 副产物甲醇及未反应原料约485kg,低分子量不纯物约50kg,换算反应率约75%。
[0140] 以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。