一种聚氨酯固化剂中游离异氰酸酯单体的分离技术，该分离技术包括适合分离游离异氰酸酯单体的聚氨酯加成物的合成方法和聚氨酯加成物中游离异氰酸酯单体的分离方法；适合分离游离异氰酸酯单体的聚氨酯加成物的合成方法包括二元醇／多元醇拼用、ＮＣＯ／ＯＨ的比例控制、异氰酸酯单体的回收利用以及含羟基组份的加入提高固化剂的稳定性；聚氨酯加成物中游离异氰酸酯单体的分离方法是采用一级薄膜蒸发器进行分离。抽余物用泵泵入兑稀容器，用兑稀溶剂调节固含量；冷却的多异氰酸酯单体用动态平衡法进行回收利用。本发明专利技术采用单级薄膜分离、可蒸发组份单一、游离单体回收利用、粘度低、贮存稳定；得到的聚氨酯加成物色泽浅、游离单体含量低。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种聚氨酯固化剂中游离异氰酸酯单体的分离技术。
技术介绍
由于聚氨酯涂料的漆膜具有硬度高、韧性好、耐化学品性的能力强、干燥快等优点，故聚氨酯涂料在中国的发展非常迅猛，是溶剂型涂料的最大品种。聚氨酯涂料在家具与家庭装修中的用量一直比较大，在家具涂料中占据统治地位。聚氨酯涂料的一个组份是以醇酸树脂、聚酯树脂和丙烯酸树脂等含羟基物质为基础调配，另一个组份是含NCO基团的物质，又称固化剂。涂料用的聚氨酯固化剂中，由于NCO基团与羟基的反应选择性不足，少量的单体没有参与反应，而残留在体系之中，在施工和干燥过程中，挥发的游离异氰酸酯单体对人体健康和环境都产生极大危害。故此，国内聚氨酯固化剂存在游离单体含量高、粘度大、毒性大等缺点。目前降低游离异氰酸酯单体的方法主要有化学法、溶剂萃取法、CO2超临界萃取法、分子蒸馏法和薄膜蒸发法。其中，化学法又包括后三聚法、MDI法、TDI-100法等。化学法的最大优点是无需分离游离TDI，而是利用化学反应的方法，将体系中的游离TDI反应掉。化学法也是国内采用的降低游离单体的最常用方法之一。如中国专利CN1424345中公开了一种低游离甲苯二异氰酸酯的聚氨酯固化剂的制备方法，该方法先将多元醇、TDI和溶剂加热反应，达到设定的NCO含量后，然后加入三聚催化剂，继续反应，直到NCO含量合格时，最后再加入苯甲酰氯中止反应。其中，游离的TDI含量＜2％。又如中国专利CN1618849中公开了一种低游离甲苯二异氰酸酯聚氨酯固化剂及其制备方法，用该方法最后得到的游离TDI含量低于0.7％(按45％固体计)。对于溶剂萃取法来说，其最大的困难在于萃取溶剂的选择和处理。常见的萃取剂如环己烷等，萃取效率低；萃取效率较好的溶剂价格昂贵，目前可供工业化应用的溶剂不多，而且其物料损耗大。溶剂萃取法另一大难点是同样存在粘度高的问题。如中国专利CN1389500中公开了一种聚氨酯固化剂中游离单体的分离方法，该方法预先合成45％固体份的固化剂，通过常规减压蒸馏去除大部分的稀释溶剂，然后加入高沸点的萃取剂，萃取剂的去除采用分子蒸馏的方法。最终得到的产品中游离TDI含量低于0.5％，萃取剂含量约1％。超临界萃取法是一种很有前途的分离游离TDI的新方法，其萃取原理与溶剂萃取相似，采用二氧化碳、烃类等可在超临界状态下溶解单体而不能溶解聚合物的物质和聚氨酯固化剂混合，带走其中的游离单体，在温度和压力变化时，分离单体和萃取剂。超临界萃取法的分离效率高，不会产生二次污染。但该技术在分离游离TDI领域还不成熟，而且设备投资高，操作工艺复杂。分子蒸馏法也叫短程薄膜蒸馏法，其分离的原理与薄膜蒸发法完全一致。其显著的特点是TDI的二次蒸汽在设备内部迅速冷却并排出体系。分子蒸馏法(短程薄膜蒸发法)适用于粘度较低的物料分离，而薄膜蒸发器能够处理的物料粘度则高很多，例如以TMP为主的多元醇的TDI加成物。如中国专利CN1583846中公开了一种聚氨酯固化剂中的异氰酸酯单体的分离方法，该方法采用内冷式(短程薄膜蒸馏法)或外冷式薄膜蒸发器，通过三级分离，游离TDI含量低于0.5％(按75％固体含量计)。其显著的特点是利用了高沸点的夹带剂，将残余的异氰酸酯单体在高温下蒸发出来。但是，这种夹带剂的使用必然会增加产品的成本；与此同时，夹带剂中含有游离单体，存在回收利用困难；另外产品中也会残留较多的夹带剂。由于夹带剂的沸点高，在实际使用过程中，夹带剂挥发困难，对产品的终端用途将产生不良影响。
技术实现思路
本专利技术针对现有化学法得到的固化剂固体含量低、游离单体含量高、粘度大的特点，以及现有薄膜蒸发法采用三级薄膜分离后设备投资大与生产工艺复杂、同时含有夹带剂等缺点，提供一种高效的聚氨酯固化剂中游离异氰酸酯单体的分离技术，该方法采用单级薄膜分离、可蒸发组份单一、游离单体可回收利用、粘度低、贮存稳定；得到的聚氨酯加成物色泽浅、粘度低、游离单体含量低。按此专利技术目的的一种聚氨酯固化剂中游离异氰酸酯单体的分离技术，其结构特征在于该分离技术包括适合分离游离异氰酸酯单体的聚氨酯加成物的合成方法和聚氨酯加成物中游离异氰酸酯单体的分离方法；上述的适合分离游离异氰酸酯单体的聚氨酯加成物的合成方法是指将异氰酸酯单体和含羟基组份先后投入反应釜内，升温到20℃～95℃情况下进行反应，最后得到聚氨酯加成物，该合成反应包括二元醇/多元醇拼用、NCO/OH的比例控制、异氰酸酯单体(TDI)的回收利用以及含羟基组份的加入提高固化剂的稳定性；其中，多元醇中二元醇的当量百分比为5％～95％，异氰酸酯中NCO基团和多元醇中OH基团的摩尔比例为1.0～10.0； 异氰酸酯单体(TDI)的回收利用是根据其中2，4-TDI和2，6-TDI的摩尔比例进行，2，4-TDI和2，6-TDI的摩尔比例在80/20到35/65之间进行变化；对于摩尔比例为80/20的TDI，NCO/OH的摩尔比例在1.0～6.5之间，对于摩尔比例为35/65的TDI，NCO/OH的摩尔比例在1.5-10.0之间变化；介于两者之间的TDI，NCO/OH的摩尔比例也在两者之间；最后加入占多元醇当量比为0.5％～40％的含羟基组份，提高固化剂的贮存稳定性；上述的聚氨酯加成物中游离异氰酸酯单体的分离方法是采用一级薄膜蒸发器进行分离；将前述合成后的聚氨酯加成物按照设定的进料速度，投入薄膜蒸发器内，分离温度控制在80℃～350℃，分离真空度控制在1Pa～1000Pa，加热介质可以选择蒸汽或热油；剩余物用泵泵入兑稀容器，并用兑稀溶剂调节至固含量10％～95％之间，以得到聚氨酯加成物固化剂；经薄膜蒸发器分离出来的、冷却后的多异氰酸酯单体采用动态平衡法进行回收利用。上述的多元醇中二元醇的当量百分比最佳为30％～50％；异氰酸酯中NCO基团和多元醇中OH基团的摩尔比最佳为1.9～5.0；采用一级薄膜进行分离，合成后的固化剂按照设定的进料速度，进入薄膜蒸发器，分离温度最佳为100℃～190℃，分离真空度最佳为10Pa～500Pa。上述的适合分离游离异氰酸酯单体的聚氨酯加成物的合成方法包括下列步骤第一步，将异氰酸酯单体投入反应釜，升温到35℃～75℃；如果采用甲苯二异氰酸酯(TDI)等具有异构体的单体，应首先测定异氰酸酯单体中的异构体的组成，根据异构体的组成决定NCO/OH的摩尔比，也就是含羟基组份和异氰酸酯单体的比例；上述的异氰酸酯单体包括甲苯二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、甲基环己烷二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、氢化MDI、异佛尔酮二异氰酸酯、对苯二异氰酸酯、亚苯二甲基二异氰酸酯其中一种或一种以上混合物；2，4-TDI和2，6-TDI的摩尔比例一般在80/20到35/65之间变化；对于摩尔比例为80/20的TDI，NCO/OH的摩尔比例在1.9～4.9之间，对于摩尔比例为35/65的TDI，NCO/OH的摩尔比例在2.5～8.0之间变化；介于两者之间摩尔比例的TDI，NCO/OH的摩尔比例也介于两者之间；第二步，含羟基组份真空脱水后，按前述摩尔比例滴加到反应釜中，控制反应温度35℃～75℃，滴加完后保温4小时；上述的含羟基组份包括多元醇、油的醇解物、聚酯、聚醚等；上述的多元醇包括乙二醇、1，2-丙二醇、1，3-丙二醇、本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种聚氨酯固化剂中游离异氰酸酯单体的分离技术，其特征在于该分离技术包括适合分离游离异氰酸酯单体的聚氨酯加成物的合成方法和聚氨酯加成物中游离异氰酸酯单体的分离方法；所述的适合分离游离异氰酸酯单体的聚氨酯加成物的合成方法是指将异氰酸酯单 体和含羟基组份先后投入反应釜内，升温到２０℃～９５℃情况下进行反应，最后得到聚氨酯加成物，该合成反应包括二元醇／多元醇拼用、ＮＣＯ／ＯＨ的比例控制、异氰酸酯单体（ＴＤＩ）的回收利用以及含羟基组份的加入提高固化剂的稳定性；其中，多元醇 中二元醇的当量百分比为５％～９５％，异氰酸酯中ＮＣＯ基团和多元醇中ＯＨ基团的摩尔比例为１．０～１０．０；异氰酸酯单体（ＴＤＩ）的回收利用是根据其中２，４－ＴＤＩ和２，６－ＴＤＩ的摩尔比例进行，２，４－ＴＤＩ和２，６－ＴＤＩ的摩尔比例 在８０／２０到３５／６５之间进行变化；对于摩尔比例为８０／２０的ＴＤＩ，ＮＣＯ／ＯＨ的摩尔比例在１．０～６．５之间，对于摩尔比例为３５／６５的ＴＤＩ，ＮＣＯ／ＯＨ的摩尔比例在１．５－１０．０之间变化；介于两者之间的ＴＤＩ，ＮＣＯ／ＯＨ的摩尔比例也在两者之间；最后加入占多元醇当量比为０．５％～４０％的含羟基组份，提高固化剂的贮存稳定性；所述的聚氨酯加成物中游离异氰酸酯单体的分离方法是采用一级薄膜蒸发器进行分离；将前述合成后的聚氨酯加成物按照设定的进料速度，投入薄膜蒸发器 内，分离温度控制在８０℃～３５０℃，分离真空度控制在１Ｐａ～１０００Ｐａ，加热介质可以选择蒸汽或热油；剩余物用泵泵入兑稀容器，并用兑稀溶剂调节至固含量１０％～９５％之间，以得到聚氨酯加成物固化剂；经薄膜蒸发器分离出来的、冷却后的多异氰酸酯单体采用动态平衡法进行回收利用。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：刘新泰，温晋嵩，曾光明，李林芳，
申请(专利权)人：姚娟，
类型：发明
国别省市：44[中国|广东]
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。