新型高活性聚醚多元醇的制备及应用

新型高活性聚醚多元醇的制备及应用

摘要：随着人们对高生活品质的不断追求，绿色环保新型聚醚多元醇产品倍

受青睐，需求不断扩大，特别是与人们日常生活息息相关的汽车、服装、家具等

行业，对聚醚多元醇品质的要求更高，目前大多数同类产品仍需要提升自身品质，以满足市场多样化需求。为了满足新型高活性聚醚多元醇在汽车坐垫中的应用，

以甘油和蔗糖为起始剂，以环氧丙烷和环氧乙烷为主要原料，采用不同的聚合工艺，合成官能度（4.8），羟基值约38mgKOH/g高活性聚醚多元醇JQN-6628，讨

论了不同聚合工艺对聚醚多元醇理化指标的影响，并比较了醛含量和VOC及制品

的力学性能。结果表明，磷腈盐催化剂合成的聚醚多元醇的理化指标和醛含量均

显著优于其他两种催化剂。此外，在相同的发泡条件下，合成的高回弹聚氨酯泡

沫可以保持良好的物理性能，在相同的抗压强度下减少聚合物多元醇的用量，满

足低气味、低VOC的市场需求。

关键词：高活性；高官能度；聚醚多元醇；高回弹；聚氨酯泡沫

纯净的聚醚多元醇是没有刺激气味的，但在实际应用中，大多数聚醚多元醇

都有刺激性气味，主要是生产过程中一些副产品或添加剂混合产生的，这些物质

大都属于挥发性有机化合物，因此聚醚多元醇在实际应用中具有一定的气味[1]。

虽然刺鼻气味不影响聚醚多元醇的化学性能，但随着人们不断追求高质量生活，

对绿色新型聚醚多元醇产品的需求不断扩大，特别是与人们日常生活密切相关的

汽车、服装、家具行业对应用多元醇质量要求较高，大多数同类产品仍需要不断

改进提升自身品质，以满足市场需求[2]。在聚醚多元醇的应用中，较常见的就是

汽车领域，其中PU泡沫因其具有高回弹性、高舒适性、生产效率高等优点，在

汽车座垫等领域中有着广泛的应用。传统的提高其应用舒适性、耐用性的方法是

增加配方中聚合物多元醇（POP）的含量，但随着POP用量的增加，泡沫气味和

有害物质残留量也随之增加，产品难以满足低气味、低VOC的市场要求。同时，

随着竞争的加剧，海绵生产厂家要求在保证原有性能的前提下降低海绵的密度，

以达到降低成本的目的。鉴于上述情况，本研究采用几种常用的聚醚多元醇催化

剂，合成了高活性的聚醚多元醇。观察在相同指标条件下，不同催化剂聚合的产

品在降低高回弹海绵体密度的同时，海绵的弹性和硬度的变化趋势，同时对气味

和VOC等指标进行评估[3]。

1 新型高活性聚醚多元醇的制备

1.1 主要原料及设备

甘油，潍坊一蓝新材料有限公司；蔗糖，寿光市天威化工有限公司；环氧丙

烷（PO)，南京金陵亨斯迈新材料有限责任公司；环氧乙烷（EO)，扬子石油化工

有限公司；合成硅酸镁吸附剂MagnesolHMＲ-LS，美国达拉斯集团公司；KOH、双

金属络合催化剂（DMC)、磷腈盐催化剂，市售；低挥发性有机硅匀泡剂UA8781，

溧阳市圳宇化工有限公司；二乙醇胺，山东菲尔新材料有限公司；高活性聚醚

JQN330N(f=3，羟值约35mgKOH/g)、JQN-360N(f=3，羟值约28mgKOH/g)、聚合物

多元醇JQ-3645G，南京金栖化工集团有限公司；以上均为工业级。反应型叔胺类

催化剂JQA-30、改性MDI6034(NCO质量分数约29%)，自制。TY8000型电子万能

试验机，江都天原试验机械厂；QJZY-36制试样机，上海倾技仪器科技有限公司；Av400型超导核磁波谱仪，德国Bruker公司；HLC-8420GPC型凝胶渗透色谱仪，

东曹（上海）生物科技有限公司；AdvanceBruker400M型超导核磁共振波谱仪，

瑞士Bruker公司。

1.2 制备方法

1.2.1 采用KOH催化剂合成聚醚多元醇

室温下将蔗糖和甘油以及氢氧化钾按一定比例加入5L高压反应釜中，氮气

置换3次后抽真空（表压≤－0．098MPa)，加热至120℃真空脱水1.5h。然后将PO和EO以110~120℃的温度进入反应器。加完后，维持115℃继续反应，直到反

应釜压力不再下降，脱完单体后，移液至精制釜后依次加入水和HMR-LS，在80℃中搅拌60min后进行真空脱水，过滤滤渣后，得到聚醚多元醇JQN-6628-A。

1.2.2 采用DMC和KOH催化剂合成聚醚多元醇

常温下称取适量的蔗糖和甘油混合起始的小分子聚合物，与少量PO聚合制

的小分子低聚物，精制后与DMC一起加入5L高压反应釜中，氮气置换3次后抽

真空，升温至130℃真空脱气2h。然后在140～150℃通入PO，通完后老化至压

力不再下降，脱气后降至常温。加入适量的KOH，用氮气置换3次后抽真空（表

压≤－0．098MPa)，升温至120℃真空脱水1h。然后在100～115℃将EO通入反

应釜中，通完后升温至120℃继续反应，直至反应釜压力不再下降。脱气后转入

精制釜，依次加入水、HMＲ-LS，80℃搅拌60min后抽真空脱水，水分合格后过滤，得到聚醚多元醇JQN-6628-B。

1.2.3 用磷腈盐催化剂合成聚醚多元醇

常温下称取适量的蔗糖和甘油混合起始的小分子聚合物，与磷腈盐催化剂一

起加入5L高压反应釜中，氮气置换3次后抽真空，升温至125℃真空脱气2h。

然后在120-125℃通入PO，通完后老化至压力不再下降，通入氮气后在125～130℃将EO通入反应釜中，通完后保持该温度继续反应，直至反应釜压力不再下降，

得到聚醚多元醇JQN-6628-C。

2 结果与讨论

不同聚合工艺对聚醚多元醇指标的影响见表1

表 1 不同聚合工艺对聚醚多元醇的理化指标的影响

聚醚样品名称662

8-A

6628-

B

6628

-C

催化剂种类KOH DMC+K

OH

磷腈盐类

羟值/(mgKOH·g－1)39.

238.639.0

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