聚醚多元醇PPG-8000的合成研究

馮 磊

(江蘇利宏科技發(fā)展有限公司，江蘇 淮安 223200)

硅烷改性聚醚密封膠(簡稱MS密封膠)，它是以端硅氧烷基聚醚(聚醚為主鏈，兩端為硅氧烷封端)為基礎(chǔ)而制備的高性能環(huán)保密封膠，該密封膠主要用于建筑、工業(yè)、裝修、汽車制造等領(lǐng)域[1]。

硅烷改性聚醚密封膠技術(shù)于80年代在日本和歐美等國開發(fā)并進(jìn)入市場，我國在該技術(shù)領(lǐng)域起步相對較晚，技術(shù)不夠成熟。近年來，國內(nèi)已有多家科研單位開始著手硅烷改性聚醚的合成及密封膠的研制工作[2]。但在研制和后期應(yīng)用中仍存在一些問題：首先是國內(nèi)聚醚PPG原料不穩(wěn)定，產(chǎn)品分子量分布寬，硅烷改性聚醚密封劑性能穩(wěn)定性不夠。其次，產(chǎn)品在國內(nèi)應(yīng)用不多，在一定程度上限制了市場推廣。但是，隨著我國密封劑相關(guān)方面環(huán)保要求越來越高使硅烷改性密封劑的優(yōu)越性慢慢體現(xiàn)出來，硅烷改性聚醚密封劑在我國建筑業(yè)市場的應(yīng)用前景越來越大。因此，質(zhì)量穩(wěn)定的硅烷改性聚醚密封劑用高分子PPG聚醚多元醇已成為近年來研究的焦點[3]。

1 實驗部分

1.1 試劑和儀器

1.1.1試劑

環(huán)氧丙烷(PO)，工業(yè)品，聚醚多元醇N-220(f為2，羥值56.2 mg KOH/g)；自制；催化劑DMC，工業(yè)級；華陰市中實精細(xì)化工有限公司；羥值測定所用試劑：苯酐，吡碇，氫氧化鈉，酚酞，分析純。

1.1.2儀器設(shè)備

羥值測定儀；凝膠滲透色譜。

1.2 實驗操作

投料前保證10L釜清潔和干燥，投1700 g聚醚多元醇220共和MMC并試壓，不漏后經(jīng)氮氣置換至含氧量合格，升溫至125～130 ℃抽真空至-0. 098 Mpa，脫水1.5 h，關(guān)真空從加料罐壓入復(fù)配好的催化劑，開始緩慢滴加環(huán)氧丙烷，在一定溫度下進(jìn)行開環(huán)聚合反應(yīng)，加料5200 g完畢后繼續(xù)熟化反應(yīng)1 h。然后在110～120 ℃抽真空脫除未反應(yīng)的殘留單體，降溫至80 ℃即得成品。

1.3 性能參數(shù)測試

羥值按標(biāo)準(zhǔn) GB/T12008.3-2009 的方法測定;

黏度(25 ℃)按 GB/T 12008.7-2010 的方法測定;

分子量分布系數(shù)按 GB/T 21863-2008 凝膠滲透色譜法(GPC)的方法測定。

2 結(jié)果與討論

2.1 反應(yīng)時間對聚醚多元醇的影響

其他條件固定，改變開環(huán)聚合反應(yīng)時間，其對彈性體聚醚多元醇性能的影響。其測試結(jié)果見表 1。

表1 反應(yīng)時間對聚醚多元醇的影響

從表1可知當(dāng)反應(yīng)時間短時，得到的聚醚黏度大，分子量分布寬，羥值大說明反應(yīng)時間短，通料速度太快時副反應(yīng)較多對性能影響較大，且反應(yīng)溫度不易控制。當(dāng)反應(yīng)時間達(dá)到9 h以上時得到的聚醚黏度小，分子量分布窄，羥值穩(wěn)定，反應(yīng)時間過長對于產(chǎn)品質(zhì)量沒有明顯提高，綜合考慮聚醚的質(zhì)量和反應(yīng)效率選擇反應(yīng)時間為9～10 h較為適宜。

2.2 反應(yīng)溫度對聚醚多元醇的影響

其他條件固定，改變開環(huán)聚合反應(yīng)溫度，其對彈性體聚醚多元醇性能的影響。其測試結(jié)果見表2。

表2 反應(yīng)溫度對聚醚多元醇的影響

從表2可知當(dāng)反應(yīng)溫度增加，得到的聚醚黏度增大，分子量分布寬，羥值變大，說明反應(yīng)溫度高副反應(yīng)較多對性能影響較大。當(dāng)聚合溫度為115～135 ℃時，產(chǎn)物的分子量分布指數(shù)較小(1.16)，符合要求。反應(yīng)溫度過低，反應(yīng)周期長，后期老化時間延長，有部分環(huán)氧化物不能完全反應(yīng)，羥值偏大，兼顧聚醚的質(zhì)量和反應(yīng)效率，選擇125～135 ℃的合成溫度較適宜。

2.3 催化劑用量對聚醚多元醇的影響

其他條件固定，改變催化劑用量，其對彈性體聚醚多元醇性能的影響。其測試結(jié)果見表3。

表3 催化劑用量對聚醚多元醇的影響

從表3可知當(dāng)催化劑用量增加，得到的聚醚黏度增大，分子量分布寬，說明催化劑用量大時，反應(yīng)太快副反應(yīng)較多對性能影響較大。當(dāng)催化劑用量超過40 mg/kg時，外觀呈粉紅色，不符合要求。當(dāng)催化劑用量過少時，反應(yīng)不完全，導(dǎo)致羥值偏大。所以選擇催化劑用量為30 mg/kg的用量較為適宜。

3 結(jié)論

以N-220為起始劑在催化劑DMC催化下與環(huán)氧丙烷反應(yīng)制得的PPG-8000聚醚多元醇?？刂品磻?yīng)溫度125～135 ℃、催化劑用量30 mg/kg和反應(yīng)時間9～10 h制得的聚醚多元醇外觀呈無色透明、分子量分布窄、黏度小和羥值穩(wěn)定的優(yōu)點。