季胺盐类化合物的制备方法技术

本发明专利技术涉及季胺盐类化合物的一种制备方法。以有机胺、有机酸和环氧化合物为原料，三者投料按摩尔比为１∶（０．８０～１．０）∶（１．２～１．８）。按总物料重量的２０～８０％向反应釜中加入水，用密闭管道加入有机酸，搅拌下加入有机胺，控制反应温度７０～１２０℃，压力∠０．５ＭＰａ，９０～１２０℃下保温１．０～２．０小时，使其反应完全；在９０～１２０℃下负压脱水，至釜内生成物中水重量百分含量１～４％，得产品。本方法反应条件极其温和，操作简单，反应周期较短，制得的季胺盐类化合物作为聚氨酯硬质泡沫生产中的催化剂，可提高泡沫的固化速率和脱模性能。（*该技术在2024年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及季胺盐类化合物的一种制备方法。
技术介绍
聚氨酯泡沫材料通常是由聚醚多元醇和异氰酸酯化学反应合成而得，反应过程中同时伴有发泡反应与凝胶反应，可通过催化剂加以控制。在硬质泡沫塑料领域，采用双-二甲基胺基乙基醚，五甲基二乙烯三胺，四甲基丁二胺等叔胺类催化剂可控制聚氨酯的发泡反应；采用三乙烯二胺、二甲基苄胺、二甲基环乙胺、有机锡等催化剂可控制反应的凝胶反应；制备性能优良的聚氨酯泡沫，必须控制发泡与凝胶反应。众所周知，聚氨酯泡沫的原料——异氰酸酯，不但能够与活性氢化合物反应，而且可与自身起反应。近年来发现，异氰酸酯的自身反应能力的快慢，是控制泡沫的后期反应速率的的主要因素。而促进异氰酸酯的自身反应能力的催化剂有多种，如金属盐类、六氢化三嗪、季胺盐类等。其中使用季胺盐类催化剂优点较明显，它具有反应温和，对泡沫流动性等工艺性能影响不大的特点。这是因为它对反应前期的作用较小，对配方后期性能影响甚大。总之，季胺盐类催化剂能显著加快泡沫的固化速率，使泡沫脱模快而不易开裂，从而提高产品的生产效率。目前，国外大公司如美国气体公司生产的该类催化剂如TMR系列产品，性能较好且稳定，但该公司的生产工艺还不为人所知。国内尚无这方面的专利文献报道，目前国内同类产品由于酸值较高，活性成份含量较低，还未推广应用。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种，它制备工艺简单，且所得季胺盐类化合物具有作为生产聚氨酯硬质泡沫催化剂的优越性能。本专利技术合成季胺盐的方法以化合物I、化合物II和化合物III为原料，其中化合物I是含有以下通式的有机胺 R1、R2、R3分别独立选自C1～C10直链烷基或环己基、苯基中的一种；化合物I优选为三甲胺、三乙胺。化合物II是含有以下通式的有机酸 R选自H或C1～C10的直链烷或支链烷基；化合物II优选为甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、己酸、辛酸或异辛酸；化合物III是含有以下通式的环氧化物 Rn选自H、甲基或乙基；本专利技术以水为介质，按如下反应式进行 按如下步骤操作反应釜抽负压并用N2置换釜内空气，加入去离子水，用密闭管道将向反应釜中加入计量的化合物II，搅拌下加入化合物I，控制反应温度∠50℃，反应20～60分钟后，缓缓加入化合物III，并控制反应温度70～120℃(优选80～100℃)，压力∠0.5Mpa，90-120℃下保温1.0～2.0小时，使其反应完全；在90～120℃(优选为105-115℃)下负压脱水，至釜内生成物中水重量百分含量1～4％；以上化合物I、II、III的加料量摩尔比为1∶(0.80～1.0)∶(1.2～1.8)，水的加入量为总物料重量的20～80％。本专利技术的合成反应以水为介质，水用量直接影响产品的生产操作，水量较多时，反应较为平稳，但脱水所需的能耗较高；水量较少，则反应工艺较难控制。本专利技术采用适当的水量，使反应条件极其温和，操作极为简单，反应周期较短。在水溶液中，有机酸与有机胺反应生成的盐成电离状态，当环氧化物加入到此反应溶液中，它可与胺结合并呈缺电子状态。产物的羟基对产品的性能有一定的影响，而环氧化物加入量直接与产品的羟值有关，因此本专利技术控制环氧化物的加入量；另外，有机胺与有机酸的比例对产品的酸值有直接的影响，本专利技术采用适当的摩尔比，可保证产品稳定性。具体实施例方式实施例1季胺盐化合物的制备反应釜用水清洗，抽负压并通入N2置换釜内空气；加入去离子水350g，通过密闭管道将计量的甲酸计250g压入反应釜中，搅拌使物料均匀，使用密闭的管道加入三甲胺360g，反应釜夹套通冷却水，控制反应温度15～50℃；当三甲胺加完后，在反应釜温度80～100℃，压力小于0.5MPa下，缓缓通入计量环氧丙烷550g；保温1.0～2.0小时，温度控制在85～95℃；然后升温至105～115℃将反应釜减压1.0～2.0小时；取样分析，制得目标产品的水份为3.2％、酸值为4.2mgKOH/g、羟值为450mgKOH/g。附实施例2本方法生产的季胺盐类催化剂对聚氨酯硬质泡沫生产工艺的影响将混合聚醚多元醇与催化剂、发泡剂称量倒入800ml的不锈钢杯中，预先混合均匀，再将异氰酸酯计量，倒入800ml的不锈钢杯中，并充分搅拌均匀，进行发泡反应，观察反应过程不同阶段的参数，参数包括乳白时间、纤维时间、不粘时间，泡沫成型熟化后，测泡沫的自由升起密度。为模拟泡沫生产的实际情况，即生产模塑泡沫，在铝制模具中进行发泡，制得受压泡沫，在相应的时间内脱模，检测泡沫的膨胀率，来表征泡沫的熟化速率。为方便下面试验，将实施例1制得的季胺盐化合物命名为A。本实施例以两种配料方案生产聚氨酯硬质泡沫，其中方案1*中采用催化剂C5和C8，未采用季胺盐类化合物作催化剂，方案2*中减小C8的量，并加入了季胺盐类化合物A。下面将两种方案相关试验数据列入下表1中。两种方案的加入的原料及催化剂组分及用量(重量份)列于表1的上部，反应参数列于表的下部。表1中，C5、C8属美国气体公司的产品；A是本专利技术制得的季胺盐化合物催化剂，泡沫稳定剂B8404是德国高施米特公司的产品；发泡剂HCFC141b是富时特公司的产品，异氰酸酯是采用的德国Bayer公司的产品。表1 从表1可知，方案2*的不粘时间缩短，泡沫固化速率高于方案1*，8分钟脱模膨胀不开裂，而方案1*在8分钟脱模开裂，10分钟脱模膨胀仍大于方案1*在8分钟脱模膨胀，故在脱模性能方面，方案2*快于方案1*计2分多钟。权利要求1.，其特征是以化合物I、化合物II和化合物IlI为原料，其中化合物I是含有以下通式的有机胺 R1、R2、R3分别独立选自C1～C10直链烷基或环己基、苯基中的一种；化合物II是含有以下通式的有机酸 R选自H或C1～C10的直链烷或支链烷基；化合物III是含有以下通式的环氧化物 Rn选自H、甲基或乙基；以上化合物I、II、III的加料量摩尔比为1∶(0.80～1.0)∶(1.2～1.8)，制备过程按如下步骤反应釜抽负压并用N2置换釜内空气，加入去离子水，水的加入量为总物料重量的20～80％；用密闭管道向反应釜中加入计量的化合物II，搅拌下加入化合物I，控制反应温度∠50℃，反应20～60分钟后，缓缓加入化合物III，并控制反应温度70～120℃，压力∠0.5Mpa，90-120℃下保温1.0～2.0小时，使其反应完全；在90～120℃下负压脱水，至釜内生成物中水重量百分含量1～4％。2.根据权利要求1所述的，其特征是所说的化合物I为三甲胺或三乙胺。3.根据权利要求1所述的，其特征是所说的化合物II是甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、己酸、辛酸或异辛酸。4.根据权利要求1所述的，其特征是加入化合物III后，反应温度控制在80～100℃。全文摘要本专利技术涉及季胺盐类化合物的一种制备方法。以有机胺、有机酸和环氧化合物为原料，三者投料按摩尔比为1∶(0.80～1.0)∶(1.2～1.8)。按总物料重量的20～80％向反应釜中加入水，用密闭管道加入有机酸，搅拌下加入有机胺，控制反应温度70～120℃，压力∠0.5MPa，90～120℃下保温1.0～2.0小时，使其反应完全；在90～120℃下负压脱水，至釜内生成物中水重量百分含量1～4％，得产品。本方法反应条件极其温和，操作简单，反应周期本文档来自技高网...

【技术保护点】
季胺盐类化合物的制备方法，其特征是以化合物Ⅰ、化合物Ⅱ和化合物Ⅲ为原料，其中：化合物Ⅰ是含有以下通式的有机胺：＊＊＊Ｒ↓［１］、Ｒ↓［２］、Ｒ↓［３］分别独立选自Ｃ↓［１］～Ｃ↓［１０］直链烷基或环已基、苯基中的一种 ；化合物Ⅱ是含有以下通式的有机酸：＊＊＊Ｒ选自Ｈ或Ｃ↓［１］～Ｃ↓［１０］的直链烷或支链烷基；化合物Ⅲ是含有以下通式的环氧化物：＊＊＊Ｒｎ选自Ｈ、甲基或乙基；以上化合物Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的加料 量摩尔比为１∶（０．８０～１．０）∶（１．２～１．８），制备过程按如下步骤：反应釜抽负压并用Ｎ↓［２］置换釜内空气，加入去离子水，水的加入量为总物料重量的２０～８０％；用密闭管道向反应釜中加入计量的化合物Ⅱ，搅拌下加入化合物 Ⅰ，控制反应温度∠５０℃，反应２０～６０分钟后，缓缓加入化合物Ⅲ，并控制反应温度７０～１２０℃，压力∠０．５Ｍｐａ，９０－１２０℃下保温１．０～２．０小时，使其反应完全；在９０～１２０℃下负压脱水，至釜内生成物中水重量百分含量１～４％。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：孔维来，姚志洪，邢益辉，袁明华，吴一鸣，
申请(专利权)人：南京红宝丽股份有限公司，
类型：发明
国别省市：32[中国|江苏]