一種低泡水溶性高分子聚醚的合成方法與流程

2023-06-17 08:38:36

本發明屬於有機合成領域，具體涉及一種低泡水溶性高分子聚醚的合成方法。

背景技術：

水溶性高分子聚醚是由含活潑氫的起始劑與一定比例的環氧乙烷與環氧丙烷聚合而成，主要用作水乙二醇抗燃液壓液的增粘劑以及淬火液的功能基質，而這兩方面的使用均要求體系低泡甚至無泡以不影響應用效果。在實際應用中，有時為達到低泡和無泡要求，甚至需加入消泡劑，但消泡劑的加入對液壓液壓力傳送和淬火效果均會帶來負面影響，故低泡性的高分子聚醚的開發有很大的經濟價值，本發明即彌補了該方面的缺陷。

現有技術是，將含活潑氫的起始劑在鹼性催化劑存在下，於一定溫度和壓力下，逐步滴加預先混合好的環氧乙烷和環氧丙烷，得到末端既有環氧乙烷也有環氧丙烷封端的產物，這樣結構的產品比均為一個或幾個環氧丙烷封端的本產品在水溶液中的泡沫差得多。按本技術合成的產品其泡沫較現有技術合成產品泡沫降低60%以上，消泡速度也快得多。

技術實現要素：

本發明的目的是提供一種低泡水溶性高分子聚醚的合成方法，用作水溶性抗燃液壓液的增粘劑以及淬火液的功能基質，該聚醚在水溶液中具有低泡、消泡快的特點。

為了達到以上目的，本發明提供如下技術方案：

一種低泡水溶性高分子聚醚的合成方法，包含以下步驟：

a.將含活潑氫的起始劑在鹼性催化劑存在下，於一定溫度和壓力下，逐步滴加環氧丙烷，並反應完全，得到預聚物Ⅰ；

b. 向預聚物Ⅰ中加入鹼性催化劑，在一定溫度和壓力下，逐步滴加環氧乙烷和環氧丙烷的混合物，並反應完全，得到預聚物Ⅱ；

c. 預聚物Ⅱ在一定溫度和壓力下，逐步滴加環氧丙烷，並反應完全，得到低泡水溶性高分子聚醚。

作為優選，步驟a中所述含活潑氫的起始劑為丙二醇、二丙二醇、甘油、三羥甲基丙烷、季戊四醇或四乙烯五胺。

作為優選，步驟a中，含活潑氫的起始劑與環氧丙烷的摩爾比為1：m，其中m為起始劑所含活潑氫數。

作為優選，步驟a中，所述鹼性催化劑的用量為含活潑氫的起始劑與環氧丙烷總質量的0.05-0.1%，所述鹼性催化劑可以使KOH，NaOH等。

作為優選，步驟a中，反應溫度100-130℃，壓力0.1-0.6Mpa。

作為優選，步驟b中，根據含活潑氫起始劑的官能團不同所述預聚物Ⅰ與環氧乙烷和環氧丙烷的混合物的質量比為1:180-2000。

作為優選，步驟b中，所述鹼性催化劑的用量為預聚物Ⅰ與環氧乙烷和環氧丙烷的混合物總質量的0.05-0.1%，所述鹼性催化劑可以使KOH，NaOH等。

作為優選，步驟b中，反應溫度100-130℃，壓力0.1-0.6Mpa。

作為優選，步驟b中，根據含活潑氫起始劑的官能團不同環氧乙烷和環氧丙烷的混合物中環氧乙烷和環氧丙烷的質量比為78~25:80~20。

作為優選，步驟c中，環氧丙烷的用量為預聚物Ⅱ質量的1~5%，反應溫度100~130℃，壓力0.1~0.6Mpa。

本發明取得的有益效果為：

本發明提供了一種低泡水溶性高分子聚醚的合成方法，用作水溶性抗燃液壓液的增粘劑以及淬火液的功能基質，該聚醚在水溶液中具有低泡、消泡快的特點。採用本發明提供分步聚合的方法，能確保聚醚末端為丙氧基，使製得的聚醚產品具有更好的泡沫特性。

具體實施方式

下面結合具體實施方式，進一步闡明本發明，應理解下述具體實施方式僅用於說明本發明而不用於限制本發明的範圍。

實施例1

1、取760g丙二醇加入聚合釜中，加入1g的KOH，氮氣置換去除空氣，升溫至100~130℃，滴加1169g的環氧丙烷，反應溫度100~130℃，反應壓力0.1~0.6MPa，最終得預聚物Ⅰa；

2、取上述預聚物Ⅰa 192g，加入聚合釜中，加入20gKOH，氮氣置換去除空氣，升溫至100~130℃，滴加38000g的混合均勻的環氧乙烷和環氧丙烷（質量比為76:24），反應溫度100~130℃，反應壓力0.1~0.6MPa，最終得預聚物Ⅱa；

3、取上述2000g的預聚物Ⅱa加入聚合釜中，氮氣置換去除空氣，升溫至100~130℃，滴加40g的環氧丙烷，反應溫度100~130℃，反應壓力0.1~0.6MPa，最終得產品Ⅰ。

實施例2

1、取1360g季戊四醇加入聚合釜中，加入3g的KOH，氮氣置換去除空氣，升溫至100~130℃，滴加2320g的環氧丙烷，反應溫度100~130℃，反應壓力0.1~0.6MPa，最終得預聚物Ⅰb；

2、取上述123g的預聚物Ⅰb加入聚合釜中，加入20g的KOH，氮氣置換去除空氣，升溫至100-130℃，滴加40000g的混合均勻的環氧乙烷和環氧丙烷（質量比為77:23），反應溫度100~130℃，反應壓力0.1~0.6MPa，最終得預聚物Ⅱb；

3、取上述2000g的預聚物Ⅱb加入聚合釜中，氮氣置換去除空氣，升溫至100~130℃，滴加60g的環氧丙烷，反應溫度100~130℃，反應壓力0.1~0.6MPa，最終得產品Ⅱ。

實施例3

1、取945g四乙烯五胺加入聚合釜中，加入1.5g的KOH，氮氣置換去除空氣，升溫至100~130℃，滴加2030g的環氧丙烷，反應溫度100~130℃，反應壓力0.1~0.6MPa，最終得預聚物Ⅰc；

2、取上述100g的預聚物Ⅰc加入聚合釜中，加入20g的KOH，氮氣置換去除空氣，升溫至100~130℃，滴加45000g的混合均勻的環氧乙烷和環氧丙烷（質量比為78:22），反應溫度100~130℃，反應壓力0.1~0.6MPa，最終得預聚物Ⅱc；

3、取上述2000g的預聚物2c加入聚合釜中，氮氣置換去除空氣，升溫至100~130℃，滴加70g的環氧丙烷，反應溫度100~130℃，反應壓力0.1~0.6MPa，最終得產品Ⅲ。

實施例4

1、取760g丙二醇加入聚合釜中，加入1g的KOH，氮氣置換去除空氣，升溫至100~130℃，滴加1169g的環氧丙烷，反應溫度100~130℃，反應壓力0.1~0.6MPa，最終得預聚物Ⅰd；

2、取上述預聚物Ⅰd 192g，加入聚合釜中，加入45gKOH，氮氣置換去除空氣，升溫至100~130℃，滴加90000g的混合均勻的環氧乙烷和環氧丙烷（質量比為76:24），反應溫度100~130℃，反應壓力0.1~0.6MPa，最終得預聚物Ⅱd；

3、取上述2000g的預聚物Ⅱd加入聚合釜中，氮氣置換去除空氣，升溫至100~130℃，滴加20g的環氧丙烷，反應溫度100~130℃，反應壓力0.1~0.6MPa，最終得產品Ⅳ。

實施例5

1、取760g丙二醇加入聚合釜中，加入2g的KOH，氮氣置換去除空氣，升溫至100~130℃，滴加1169g的環氧丙烷，反應溫度100~130℃，反應壓力0.1~0.6MPa，最終得預聚物Ⅰe；

2、取上述預聚物Ⅰe 192g，加入聚合釜中，加入10gKOH，氮氣置換去除空氣，升溫至100~130℃，滴加10000g的混合均勻的環氧乙烷和環氧丙烷（質量比為25:75），反應溫度100~130℃，反應壓力0.1~0.6MPa，最終得預聚物Ⅱe；

3、取上述2000g的預聚物Ⅱe加入聚合釜中，氮氣置換去除空氣，升溫至100~130℃，滴加100g的環氧丙烷，反應溫度100~130℃，反應壓力0.1~0.6MPa，最終得產品Ⅴ。

產品質量檢測

檢測實施例1~3產品Ⅰ、產品Ⅱ和產品Ⅲ的黏度、濁點和泡沫性能，並與市售陶氏75-H-380000產品對比，結果如下：

備註：⑴ 泡沫高度檢測方法：稱取0.5g樣品，加入49.5g去離子水，溶解均勻，倒入100ml具塞量筒中，上下劇烈搖動200下，觀察泡沫體積數即為泡沫高度。

⑵ 消泡速度檢測方法：以上檢測泡沫高度樣繼續觀察，當泡沫消失至只有1ml時所需時間即為消泡速度。

本發明方案所公開的技術手段不僅限於上述實施方式所公開的技術手段，還包括由以上技術特徵任意組合所組成的技術方案。應當指出，對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也視為本發明的保護範圍。