聚醚多元醇的合成

聚醚多元醇的合成

聚醚多元醇的合成分为原料预处理、聚合反应、后处理等三个步骤。聚醚多元醇的合成如下:

1.原料预处理。

为了保证聚醚多元醇合成的反应速度，保证其分子量的控制及产品色不饱和度等，除了要求聚合单体具有较高的纯度外，还要求聚合单体必须具有高纯度。同时避免催化剂、起始剂进入反应系统中的水、醛、氧、多羟基糖和其他微量杂质，所以在反应前要先对原料进行预处理。环氧丙烷为低沸点无色液体，沸点只有34℃，挥发气体有醚味，易挥发、易燃、有毒，在使用时应注意防护。在酸性催化作用下，由于环氧丙烷分子的非对称性，在开环过程中可能发生异构反应。环氧乙烷相对环氧丙烷而言，更易燃、易挥发，且易爆，在使用中，应严格实施安全防护措施。

原材料中很多杂质会对聚合反应产生不必要的副反应，从而影响反应的顺利进行和产品的质量，比如醛类化合物的存在，就像自由基一样，在聚合过程中扮演着阻聚剂的角色，所以必须严格控制原料中醛的含量。国际上主要公司对环氧丙烷原料醛含量，一般规定不得超过50mg/L，日本三洋化成公司甚至要求乙醛含量不能超过10mg/L。

而目前国内工业级环氧丙烷中的醛含量大多在400mg/L左右，与国外控制指标存在较大差距。在聚合过程中，作为类自由基阻聚剂的杂质，以及氯离子，可以终止正常的聚合链生长。

同时，含水率也是一个重要的杂质，在开环聚合过程中，有两个不利因素。其一，微量水可以作为起始剂，与环氧类单体反应，增加指定配方的起始剂数，导致合成。

其次，水是一种链式终止剂，还会影响开环聚合的正常进行。所以，环氧树脂主要原料的含水率要求不超过0.05%。另外，在原料的预处理过程中，一般的方法是对起始剂与催化剂进行预混合，产生金属烃类氧化物，然后通过真空脱水加入聚合反应釜。

2.开环聚合。

环氧乙烷与环氧乙烷在聚合过程中分别产生2100kJ和1500kJ的热能，环氧树脂的开环聚合是放热反应，需要及时消除反应热。此外，氧会对聚合反应产生氧化阻聚作用，因此在反应前，要把氮送到聚合反应装置中，进行置换，确保反应在无氧条件下进行，与此同时，在反应过程中，要不间断地通入干氮，以制得高品质的聚醚多元醇。

3.后处理程序。

所制备的聚醚多元醇粗品，需进行后处理。再加工主要包括中和、吸附、脱水、过滤、精馏等单元。通过一系列后处理，聚醚多元醇不但要对其进行中和，滤除残余催化剂的杂质，而且还采用吸附、脱水、蒸馏等步骤，使之得到含水量低、色泽浅、无异味、性能均匀的聚醚制品。对聚醚的精炼，国内外厂商均给予了高度重视，并做了很多有益的探索。

主要的精制方法可以大致如下。根据具体情况，在实际生产中经常采用多种组合精制方法。

(1)用无机酸或有机酸中和。

用碱土金属氢氧化物作催化剂(如氢氧化钙，氢氧化钡，氢氧化锶等)系统用于生产聚醚多元醇的聚合反应，中和用无机酸作中和剂是很少的，这是因为在工业中用有机酸作为中和剂，如已二酸，这是一种不易被过滤除去的盐。丙二酸、丁二酸、酒石酸等。对以碱金属氢氧化物为催化剂的系统，建议以盐酸、磷酸、稀硫酸等为中和剂，由于无机酸是以盐酸、磷酸、稀硫酸等为催化剂，粒径大，易于进行分离操作，工业中最常用的无机酸是酸性较弱、对设备的腐蚀性较小的磷酸。

(2)吸附

吸收操作主要是用来去除聚醚多元醇中的催化剂等离子及有色物质，常用的吸附剂有硅酸镁、硅酸铝、活性炭、分子筛、硅藻土、中性木炭等。一般说来，该系统吸附能力控制在一段时间内就能达到平衡，接触时间过长，反而会使聚醚的色泽加深，故而吸附操作时间多在30~40min。在吸附过程中，温度太高，会发生氧化；温度太低，系统粘度增大，导致吸附困难，所以，处理温度一般在100℃左右。

3)离子交换。

工业化生产中，一般使用中和吸附方法，而对聚醚有很高要求的特殊聚醚也可用离子交换法处理，该工艺既可有效去除聚醚多元醇中的金属离子，又可除去聚醚中有色、有毒物质。并结合传统的中和吸附方法，可制得高质量的聚醚多元醇。但是离子交换技术较为复杂，成本较高，目前主要用于化验室、药品、食品、化妆品等小型特种聚醚多元醇的生产。

(4)过滤过滤是为了去除催化剂中和后所产生的盐，传统设备为板框式过滤器，效率低，劳动强度大，现在采用的是先进的圆形网滤器。滤出时，应根据所产生的聚醚分子量大小、官能度多少，适当加入合适的助滤剂，可降低系统物料粘度，提高过滤效率，减少滤饼中残留物。外国有专用助滤剂产品。如果原料系统中加入适量的甲醇、乙醇、异丙醇等溶剂，则粘度降低，同样可以使过滤过程顺利进行。

(5)精馏和调节。

为了得到低杂质、浅色、相对分子质量分布较窄的聚醚制品，还需要进行精馏、调节等工序。在100℃左右，将聚醚中的水和其它杂质从聚醚中分离出来，并进行减压。因为聚醚产品中醚键容易发生氧化断裂，所以目前常采用降膜式蒸发器，不断将物料输送到蒸发器上部的高速离心分散盘上，通过离心作用将物料抛向釜壁，并形成液膜下降，在一定的温度和减压条件下，控制降膜高度，可以控制产品中的杂质。为了防止聚醚产品氧化，还应添加0.05%~0.5%二叔丁基对甲酚等抗氧剂，并添加丁基化羟基甲苯和胺类抗氧剂(如吩噻嗪等)。为了满足合成反应的需要，聚醚多元醇产品不能呈碱性，通常要对聚醚产品做酸碱度测试，必要时可加人适当的弱酸性有机酸进行调节，使之成为均一偏酸性产品。一般情况下，聚醚多元醇的pH值应该控制在6~7之间。聚醚多元醇在许多用途中不允许有可溶性金属盐，而钾离子低于100mg/kg时，只能满足硬泡的使用要求。

求。

聚醚多元醇的工业化生产中，一般采用预处理-聚合-中和吸附-过滤-

脱水蒸馏等工艺过程，生产方法可以分为连续法和间歇法。前者具有较高的自动化程度，产品质量稳定，生产效率高，成本低，适合于大批量生产的聚醚多元醇。后一种方法一般是釜式反应设备，投资小、投产快、操作简单，但产品质量不像连续法那样稳定，成本稍高。虽然如此，国外生产聚醚多元醇的专业公司，虽然主要是采用连续法，但是都配有间歇式生产设备，以满足聚氨酯行业对不同品种、规格的聚醚的需求。对年生产能力低于20kt的生产厂，采用分批方式生产设备。

在聚醚多元醇生产中，还存在着三废，采用先进的生产工艺，每生产1吨产品，产生的废液约30kg左右，尽管数量不多，但还需要经过处理后排放。经过滤后仍含有相当数量的聚醚，应对其进行清洗、回收，使固体废品中有机物含量低于1%时排出，溶剂可回收再利用。尾气可以输入吸收塔，吸收未反应原料气，再循环使用，再进入符合环保要求的废气处理装置处理排放。

在工业上，聚醚多元醇主要采用分批连续法。

连续性法是以间歌法为基础的较先进的生产工艺，适合大规模、单一品种的生产。