聚醚多元醇的羟值及羟值计算

聚醚多元醇的羟值及羟值计算

羟值是聚醚多元醇(以下简称聚醚)的重要特性指标。它涉及聚醚中官能团的含量和聚醚的分子量，为聚醚生产、应用、开发部门所关注。在聚醚合成工业，还用羟值操纵生产，因此如投料量，误差分析，产量估算等都离不开羟值。可是由于羟值的单位不够直观，防碍了人们，专门是初学者，深切的熟悉和明白得羟值的含义，以致在有关计算中，往往抛开羟值本身的含义，重复地利用羟值与分子量的关系式，使本来简单的计算复杂化。这不仅增加了工作量，还容易显现计算错误，贻误工作。因此，深切了解有关羟值的概念，灵活运用它进行各类计算是必要的。

1 羟值的含义和单位

从羟值的名称上明白得，羟值确实是羟基的含量(或浓度)。指的是单位重量的样品中所含羟基的量。所用单位是mgKOHg，其中的mgKOH是气宇羟基的单位。这种单位不如克，升等单位直观，其中的mgKOH似乎与羟基毫无关系。那么1mgKOH的羟基是多少？与摩尔什么关系？用单位重量的某一化学物质(如mgKOH)做为单位，通经常使用于表示某一化学基团或某一类化学物质(如酸性物质)的量。因为化学基团与一样的物质不同，不能够独立存在，因此有时在适应上，或是依如实际需要把某一基团按化学计量关系折算成含有这种基团的某一化学物质来表示。在聚醚合成及相关的部门，是把羟基折算成KOH表示。按OH与KOH的计量关系-1摩尔KOH中含有1摩尔OH，那么1摩尔OH折算成一摩尔KOH，就等于是56.1克或是56100mgKOH。反过来1mgKOH与156100摩尔的羟基相当。因此用mgKOH做为气宇羟基的单位时，1mgKOH的羟基确实是156100摩尔的羟基。可见，mgKOH 是一个很小的量，比摩尔小得多。聚醚多元醇是高分子化合物，羟基在分子中所占的比重很小。目前每克通用软泡聚醚中羟基的含量仅为56mgKOH，分子量更高的聚醚含羟基更少。可见用mgKOH做为气宇聚醚中羟基的单位，比用摩尔、毫摩尔方便。

目前国内外都采纳酸碱滴定法测羟值，聚醚样品中的酸(碱)性物质干扰测定，需要进行校正。气宇聚醚中酸(碱)性物质的单位是mgKOH，浓度单位是mgKOHg。羟值采纳mgKOHg做单位，能够直接利用公式“校正羟值＝测定羟值＋酸值(或-碱值)”进行加减运算，简单易行。结合下文表达的内容能够明白，利用羟值的浓度含义进行计算比起利用羟值与分子量的关系(即化学计量关系)进行计算，手续要简单得多，也直观得多。

2 合成聚醚的进程是稀释羟基的进程

利用羟值的浓度含义能够简化计算手续，是与聚醚合成反映的特点有关系。考察合成反映方

程式，以甘油为起始剂举例：

能够看出，合成反映是对羟基链的加成，仅仅是羟基链增加的进程。在反映进程中，一个起始剂分子衍变成一个聚醚分子，没有其它结构的分子产生。因此若是不另外加入起始剂，在反映物料内，在任一时刻，分子的总数是一个定值。尽管他们的链长不同，分子量不同。单体不含有羟基，因此即便有单体加入，在反映物料内，在任一时刻，羟基的总数也是一个定值，其数量确实是全数起始剂所拥有的羟基。可是，尽管羟基总量不变，但从起始剂到成品，单体的加入(即加成)使物料的总量增加了，从而使羟基在物料中的浓度降低了，就像某一物质在其溶液中被稀释一样。聚醚合成反映的这一特点，通过对反映前后进行羟基衡算，使反映物与生成物之间的化学计量关系转变成羟基浓度的变换。如此，有关浓度计算的公式，如：浓度＝溶质量／溶液量，通过羟值，都能够用于合成聚醚的进程中。对聚醚合成反映前后列羟基衡算式：

起始物料的羟值×投入量＝产品羟值×产品量

其中：产品量＝起始物料量＋单体量

两式结合得：起始物料的羟值×投入量＝产品羟值×(起始物料量＋单体量) (1)

那个式子把合成进程中所涉及的数量，全数包括在内。利用它能够方便地计算式中的任一未知量。由于那个式子仅仅表示浓度换算的内容，因此概念清楚，意义简明，计算时不容易显现错误。这比运用化学计量关系进行计算，要简单得多，方便得多。下面的例子将两种计算方式进行比较。

例1：用1600g羟值为276mgKOHg，2官能度(即n=2)的中间体P合成份子量为M=2000的聚醚(式中简写为PPG)，问理论上需要多少单体？

解法1(按化学计量关系计算)：

列反映式：P+单体→PPG

解法2(按羟值的浓度含义计算)对反映前后列羟基衡算式：

将(2)进行数学换算能够取得(3)式。可见，两种算法在数学上是通用的，可是(2)式很难一次列出。

3 起始物料(以下简写为起始剂)的羟值

列羟基衡算式要利用起始剂的羟值。若是起始剂是聚醚中间体，其羟值是测定出来的，直接利用即可。若是起始剂是低分子化合物，如甘油，丙二醇等，它们的羟值就要计算出来。合成聚醚用的这种起始剂，都有很高的纯度，能够看成是纯净物。纯净物具有固定的结构和组成，因此凡是含有羟基的纯净物都具有自身特有的羟值，就像分子量一样，只是羟值是导出

值，是依照物质的结构和分子量计算出来的。推导进程如下：

设化合物分子量为M，含n个羟基。以1摩尔化合物为计算基础。那么1摩尔化合物重M(g)，1摩尔化合物含羟基56100n(mgKOH)，依照羟值概念得：

几种常见起始剂的羟值见表1。

合成聚醚用起始剂必需含有活泼氢，但不必然都含有羟基，如胺类，脲类。起始剂中活泼氢的数量决定产品聚醚分子中的羟基数(即官能度)，或说聚醚分子中的羟基是由起始剂中活泼氢衍变而来。因此起始剂的活泼氢数也称起始剂的官能度。依照活泼氢的这种作用，也是为了计算方便，在实际工作中，关于不含有羟基的起始剂也给予它一个羟值。固然这种羟值已经失去了羟基含量的意义。

表1 几种物质的羟值

名称

官能度

分子量

OHV(mgKOHg)

甘油

3

92

1829

乙二醇

2

62

1810

丙二醇

2

76

1476

从起始剂羟值的意义动身，其计算方式与含羟基化合物的计算方式相同，只是n代表的是活泼氢数。专门是关于分子中活泼氢数大于羟基数的起始剂，如一乙醇胺(OHC2H4NH2)，含