芳香族聚酯多元醇的合成与应用

芳香族聚酯多元醇的合成与应用

（南京红宝丽股份有限公司 211300）

摘    要：本文介绍了芳香族聚酯多元醇的生产工艺及其现状，并简单介绍了它在聚氨酯硬质泡沫中的应用。
关键词：芳香族聚酯多元醇；聚氨酯；硬质泡沫
      前言
      聚氨酯泡沫塑料因其性能优越、成型简单、施工方便，因而被广泛应用作各种绝热、防震、隔音、轻质结构件、包装等方面。近年来，随着人们安全、消防意识的增强，对聚氨酯泡沫材料的阻燃性、绝热性等要求日益提高，同时也希望制品的成本尽量少增加。
      众所周知，制备聚氨酯泡沫的多元醇可分为聚醚多元醇（以下简称聚醚）和聚酯多元醇（以下简称聚酯醇）。相对而言，芳香族聚酯醇由于分子结构中引入苯环结构，增加了聚氨酯链中的苯环含量，使用它所制得的泡沫具有强度高、韧性好、导热系数低以及较高的阻燃性等优点，因此它的应用越来越受到重视。
目前，国内芳香族聚酯醇大多采用苯酐、二甘醇为原料而合成的，它与物理性发泡剂的相容性较差，需指出的是：戊烷在它们中的溶解度极差，很少见它应用于戊烷发泡技术中。特别是当今世界是以戊烷发泡技术为主的时代，其应用更受到限制。
      在国外某些公司开发了芳香族聚酯醇并对其改性，应用于戊烷发泡技术中，但它的官能度几乎都为2，制备的聚氨酯泡沫尺寸稳定性与脱模性能受到影响，这样它在冰箱、冷柜等领域的应用也受到限制。
      南京红宝丽公司技术中心通过优化配方、改善工艺，成功开发了系列的芳香族聚酯醇产品。包括苯酐聚酯醇、对苯聚酯醇及其改性的聚酯醇。其中苯酐聚酯醇是以苯酐与二甘醇及其它辅助醇为原料，经催化反应而成的端羟基聚酯醇;对苯聚酯醇由对苯二甲酸或对苯二甲酸酯与二甘醇及其它醇经催化反应而成的端羟基聚酯醇;另外，通过引入其它种类的原料，制备的改性芳香族聚酯醇，提高了戊烷在其中的溶解度。
目前红宝丽公司聚酯醇系列产品各项质量指标达到国外同类产品水平，远销国内外，并成功应用在冰箱、板材的生产中。
      1芳香族聚酯醇的合成
      1.1原料
      苯酐、对苯二甲酸、二甘醇、丙三醇、催化剂、组分Ａ等
      1.2反应工艺介绍
      芳香族聚酯醇的制造主要基于芳香酸（或酸酐）与二甘醇（或其他醇）的液相催化反应。酯化反应分两步进行。第一步是常压反应，反应速度较快;第二步是减压反应，反应速率较慢。为提高反应速率，可加入一定量的催化剂，缩短反应周期。在较高的反应温度及真空度下，端羟基聚酯进一步缩合生成水与更高分子量的聚酯醇。
      2聚酯醇发泡试验
      2.1原料
苯酐聚酯醇HP3201、对苯聚酯醇HP2803、改性聚酯HP2204、聚酯PS3152、蔗糖聚醚Ｈ4521、匀泡剂、发泡剂环戊烷、胺类催化剂、阻燃剂等。
      2.2基础配方（以重量份计）
　   A组分：聚醚　 60～80份 聚酯醇　 20～30份 泡沫稳定剂　 1.8～2.2　份 复合胺催化剂　 1.5～3.0份 水 1.5～2.5 份　　　　以上总计100份
　B组分：MDI　 134～136　 份
　环戊烷 ： 12～12.5 份
      2.3发泡试验
      按照不同配方，将聚酯醇与聚醚以不同比例配伍，加入匀泡剂、催化剂、发泡剂等搅拌均匀，再加入计量好的异氰酸酯（MDI）），快速搅拌混合均匀，随后倒入事先准备好的模具中，待泡沫完全熟化后脱模，并检测泡沫的各项性能。
      2.4成型条件
温度　　　　　　 21～23℃
搅拌速度　　 3000r/min
搅拌时间　 10～15sec
模具温度　 35～50℃
脱模时间　 6～8 min
      3结果与讨论
　   硬质聚氨酯泡沫的原料包括发泡剂、异氰酸酯MDI、组合聚醚。前面两种原料相对固定，第三种原料（组合聚醚）对泡沫的性能影响最大，可调配性也最大，其主要原料为聚醚和聚酯醇，其中聚酯醇对配方的性能起着重要的作用，而聚酯醇的原料与合成工艺对产品的性能有直接的影响。下面进行简单讨论合成工艺对产品质量的影响及不同的原料对所制泡沫性能的影响。
      3.1合成工艺对产品质量的影响
      醇酸比是影响聚酯醇质量的重要因素，不同的醇酸比可以得到不同分子量的聚酯醇，一般来说，醇的用量必须适当过量，它可通过实际经验来获得。其次，反应温度对聚酯醇的分子量、酸值特别是色泽影响甚大，温度过高，会使聚酯醇降解，另外，如果温度上升过快，醇损失过大，导致醇酸比改变，造成实际产品与设计产品质量相差较大。因此要严格控制升温速率。此外，在常压反应结束后，为了促进酯化反应进行完全，降低产品的酸值，必须在负压下进行反应。同时注意：开始抽空时的真空度不宜过大，否则容易带料。当反应进行至后期，真空度越高，抽出低分子物速率越快，对反应越有利，但其过程中必须对抽真空的时间要控制，真空度越高，所需控制的时间越短，否则，时间越长，产品的羟值就会越低。
      3.2不同原料对所制泡沫性能的影响
      目前，芳香族聚酯醇大多采用苯酐、二甘醇为原料直接合成而得的，戊烷在它们中的溶解度极差，本公司开发了芳香族聚酯醇并对其改性，提高了它与戊烷的相容性，使它在戊烷发泡技术中的应用得以实现，并通过适当提高它的官能度，改善了制备聚氨酯泡沫的脱模性能，同时也提高了泡沫的尺寸稳定性。下面是戊烷在不同聚酯中的溶解度。表1
      4结束语
      综上所述，南京红宝丽公司生产系列芳香聚酯醇，质量与性能能够达到或接近进口同类产品水平，能够广泛应用在冰箱、板材等领域，产品远销国内外(主要产品见附表1)。它不但具有较低有成本，还可改善聚氨酯泡沫性能，主要体现在导热系数低、耐燃性好、韧性好、泡孔比较细腻。
附表1 苯酐聚酯多元醇技术质量指标