新型聚醚多元醇的合成与应用(一)

摘 要 详细描述了磷腈类催化剂的合成方法及其在聚醚多元醇生产中的应用，同时介绍了用该催化剂生产的新型聚醚多元醇在聚氨酯弹性体和软泡中的应用情况。

聚醚多元醇是合成聚氨酯（PU）和非离子表面活性剂的重要原料，在泡沫制品、弹性体、密封剂、涂料、胶粘剂、皮革制品、润滑油、汽车制动液、金属加工及纺织品等领域有着广泛的应用。

聚醚多元醇通常是用小分子多元醇作起始剂，在KOH催化剂存在下使环氧丙烷（PO）开环聚合得到的。然而使用KOH作催化剂会使聚醚的末端产生不饱和的碳碳双键，从而导致产品的平均官能度和相对分子质量降低，进而影响PU制品的物理机械性能。

为解决该问题，国外成功开发出多种新型催化剂。最具代表性的是已工业化生产的双金属氰化物络合催化剂（DMC），它有极高的催化活性，用它制成的聚醚具有末端不饱和度低、相对分子质量高和相对分子质量分布窄等优点。然而，该催化剂在使用中也存在一些问题，如不能使用小分子起始剂、在不使DMC催化剂失活的情况下不能直接用环氧乙烷（EO）封端以获得伯羟基、聚醚分子的头-尾（H-T）选择率低、粘度大等。使用CsOH催化剂可以克服这些缺陷，但该催化剂的催化活性不高，且回收利用困难，从而使其难于扩大生产规模。此外，上述2种催化剂中均含有金属成分，若残留在聚醚中，会严重影响其稳定性和使用性能，而脱除这些催化剂的工艺十分复杂，这也给它们的使用带来一定的困难。

日本三井化学公司的学者在研究了PO开环聚合的机理后认为[1]，催化剂中阳离子电荷的有效转移是控制聚合反应的重要因素，作为PO开环聚合的催化剂应满足：①不含金属元素；②分子尺寸应足够大；③分子中阳离子的电荷应是离域化的；④分子含有单一的活性点。此外，催化剂的分子对称排列，有利于提高其稳定性。

在此理论指导下，三井化学公司成功地开发了符合上述条件的磷腈（PZN）类催化剂，其使用性能见表1。

表1 几种催化剂的性能对比Tab1 Comparison of Several Catalysts

	KOH	DMC	PZN
聚合活性/g/mol·min	1.1	850~2600	450
不饱和度/mmol/g	0.043~0.045	0.006~0.019	0.013~0.017
多分散性（Mw/Mn）	1.12~1.20	1.05~1.94	1.02~1.03
EO直接封端的可能性	可能	不可能	可能
使用小分子起始剂的可能性	可能	不可能	可能