專利名稱：季胺鹽類化合物的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及季胺鹽類化合物的一種制備方法。
背景技術(shù)：
聚氨酯泡沫材料通常是由聚醚多元醇和異氰酸酯化學(xué)反應(yīng)合成而得，反應(yīng)過程中同時伴有發(fā)泡反應(yīng)與凝膠反應(yīng)，可通過催化劑加以控制。在硬質(zhì)泡沫塑料領(lǐng)域，采用雙-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類催化劑可控制聚氨酯的發(fā)泡反應(yīng)；采用三乙烯二胺、二甲基芐胺、二甲基環(huán)乙胺、有機錫等催化劑可控制反應(yīng)的凝膠反應(yīng)；制備性能優(yōu)良的聚氨酯泡沫，必須控制發(fā)泡與凝膠反應(yīng)。
眾所周知，聚氨酯泡沫的原料——異氰酸酯，不但能夠與活性氫化合物反應(yīng)，而且可與自身起反應(yīng)。近年來發(fā)現(xiàn)，異氰酸酯的自身反應(yīng)能力的快慢，是控制泡沫的后期反應(yīng)速率的的主要因素。而促進(jìn)異氰酸酯的自身反應(yīng)能力的催化劑有多種，如金屬鹽類、六氫化三嗪、季胺鹽類等。其中使用季胺鹽類催化劑優(yōu)點較明顯，它具有反應(yīng)溫和，對泡沫流動性等工藝性能影響不大的特點。這是因為它對反應(yīng)前期的作用較小，對配方后期性能影響甚大?？傊景符}類催化劑能顯著加快泡沫的固化速率，使泡沫脫?？於灰组_裂，從而提高產(chǎn)品的生產(chǎn)效率。
目前，國外大公司如美國氣體公司生產(chǎn)的該類催化劑如TMR系列產(chǎn)品，性能較好且穩(wěn)定，但該公司的生產(chǎn)工藝還不為人所知。國內(nèi)尚無這方面的專利文獻(xiàn)報道，目前國內(nèi)同類產(chǎn)品由于酸值較高，活性成份含量較低，還未推廣應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種季胺鹽類化合物的制備方法，它制備工藝簡單，且所得季胺鹽類化合物具有作為生產(chǎn)聚氨酯硬質(zhì)泡沫催化劑的優(yōu)越性能。
本發(fā)明合成季胺鹽的方法以化合物I、化合物II和化合物III為原料，其中化合物I是含有以下通式的有機胺
R1、R2、R3分別獨立選自C1～C10直鏈烷基或環(huán)己基、苯基中的一種；化合物I優(yōu)選為三甲胺、三乙胺。
化合物II是含有以下通式的有機酸 R選自H或C1～C10的直鏈烷或支鏈烷基；化合物II優(yōu)選為甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、己酸、辛酸或異辛酸；化合物III是含有以下通式的環(huán)氧化物 Rn選自H、甲基或乙基；本發(fā)明以水為介質(zhì)，按如下反應(yīng)式進(jìn)行 按如下步驟操作反應(yīng)釜抽負(fù)壓并用N2置換釜內(nèi)空氣，加入去離子水，用密閉管道將向反應(yīng)釜中加入計量的化合物II，攪拌下加入化合物I，控制反應(yīng)溫度∠50℃，反應(yīng)20～60分鐘后，緩緩加入化合物III，并控制反應(yīng)溫度70～120℃(優(yōu)選80～100℃)，壓力∠0.5Mpa，90-120℃下保溫1.0～2.0小時，使其反應(yīng)完全；在90～120℃(優(yōu)選為105-115℃)下負(fù)壓脫水，至釜內(nèi)生成物中水重量百分含量1～4％；以上化合物I、II、III的加料量摩爾比為1∶(0.80～1.0)∶(1.2～1.8)，水的加入量為總物料重量的20～80％。
本發(fā)明的合成反應(yīng)以水為介質(zhì)，水用量直接影響產(chǎn)品的生產(chǎn)操作，水量較多時，反應(yīng)較為平穩(wěn)，但脫水所需的能耗較高；水量較少，則反應(yīng)工藝較難控制。
本發(fā)明采用適當(dāng)?shù)乃?，使反?yīng)條件極其溫和，操作極為簡單，反應(yīng)周期較短。在水溶液中，有機酸與有機胺反應(yīng)生成的鹽成電離狀態(tài)，當(dāng)環(huán)氧化物加入到此反應(yīng)溶液中，它可與胺結(jié)合并呈缺電子狀態(tài)。產(chǎn)物的羥基對產(chǎn)品的性能有一定的影響，而環(huán)氧化物加入量直接與產(chǎn)品的羥值有關(guān)，因此本發(fā)明控制環(huán)氧化物的加入量；另外，有機胺與有機酸的比例對產(chǎn)品的酸值有直接的影響，本發(fā)明采用適當(dāng)?shù)哪柋?，可保證產(chǎn)品穩(wěn)定性。
具體實施例方式
實施例1季胺鹽化合物的制備反應(yīng)釜用水清洗，抽負(fù)壓并通入N2置換釜內(nèi)空氣；加入去離子水350g，通過密閉管道將計量的甲酸計250g壓入反應(yīng)釜中，攪拌使物料均勻，使用密閉的管道加入三甲胺360g，反應(yīng)釜夾套通冷卻水，控制反應(yīng)溫度15～50℃；當(dāng)三甲胺加完后，在反應(yīng)釜溫度80～100℃，壓力小于0.5MPa下，緩緩?fù)ㄈ胗嬃凯h(huán)氧丙烷550g；保溫1.0～2.0小時，溫度控制在85～95℃；然后升溫至105～115℃將反應(yīng)釜減壓1.0～2.0小時；取樣分析，制得目標(biāo)產(chǎn)品的水份為3.2％、酸值為4.2mgKOH/g、羥值為450mgKOH/g。
附實施例2本方法生產(chǎn)的季胺鹽類催化劑對聚氨酯硬質(zhì)泡沫生產(chǎn)工藝的影響將混合聚醚多元醇與催化劑、發(fā)泡劑稱量倒入800ml的不銹鋼杯中，預(yù)先混合均勻，再將異氰酸酯計量，倒入800ml的不銹鋼杯中，并充分?jǐn)嚢杈鶆?，進(jìn)行發(fā)泡反應(yīng)，觀察反應(yīng)過程不同階段的參數(shù)，參數(shù)包括乳白時間、纖維時間、不粘時間，泡沫成型熟化后，測泡沫的自由升起密度。
為模擬泡沫生產(chǎn)的實際情況，即生產(chǎn)模塑泡沫，在鋁制模具中進(jìn)行發(fā)泡，制得受壓泡沫，在相應(yīng)的時間內(nèi)脫模，檢測泡沫的膨脹率，來表征泡沫的熟化速率。
為方便下面試驗，將實施例1制得的季胺鹽化合物命名為A。
本實施例以兩種配料方案生產(chǎn)聚氨酯硬質(zhì)泡沫，其中方案1*中采用催化劑C5和C8，未采用季胺鹽類化合物作催化劑，方案2*中減小C8的量，并加入了季胺鹽類化合物A。下面將兩種方案相關(guān)試驗數(shù)據(jù)列入下表1中。兩種方案的加入的原料及催化劑組分及用量(重量份)列于表1的上部，反應(yīng)參數(shù)列于表的下部。
表1中，C5、C8屬美國氣體公司的產(chǎn)品；A是本發(fā)明制得的季胺鹽化合物催化劑，泡沫穩(wěn)定劑B8404是德國高施米特公司的產(chǎn)品；發(fā)泡劑HCFC141b是富時特公司的產(chǎn)品，異氰酸酯是采用的德國Bayer公司的產(chǎn)品。
表1

從表1可知，方案2*的不粘時間縮短，泡沫固化速率高于方案1*，8分鐘脫模膨脹不開裂，而方案1*在8分鐘脫模開裂，10分鐘脫模膨脹仍大于方案1*在8分鐘脫模膨脹，故在脫模性能方面，方案2*快于方案1*計2分多鐘。
權(quán)利要求
1.季胺鹽類化合物的制備方法，其特征是以化合物I、化合物II和化合物IlI為原料，其中化合物I是含有以下通式的有機胺 R1、R2、R3分別獨立選自C1～C10直鏈烷基或環(huán)己基、苯基中的一種；化合物II是含有以下通式的有機酸 R選自H或C1～C10的直鏈烷或支鏈烷基；化合物III是含有以下通式的環(huán)氧化物 Rn選自H、甲基或乙基；以上化合物I、II、III的加料量摩爾比為1∶(0.80～1.0)∶(1.2～1.8)，制備過程按如下步驟反應(yīng)釜抽負(fù)壓并用N2置換釜內(nèi)空氣，加入去離子水，水的加入量為總物料重量的20～80％；用密閉管道向反應(yīng)釜中加入計量的化合物II，攪拌下加入化合物I，控制反應(yīng)溫度∠50℃，反應(yīng)20～60分鐘后，緩緩加入化合物III，并控制反應(yīng)溫度70～120℃，壓力∠0.5Mpa，90-120℃下保溫1.0～2.0小時，使其反應(yīng)完全；在90～120℃下負(fù)壓脫水，至釜內(nèi)生成物中水重量百分含量1～4％。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的季胺鹽類化合物的制備方法，其特征是所說的化合物I為三甲胺或三乙胺。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的季胺鹽類化合物的制備方法，其特征是所說的化合物II是甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、己酸、辛酸或異辛酸。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的季胺鹽類化合物的制備方法，其特征是加入化合物III后，反應(yīng)溫度控制在80～100℃。
全文摘要
本發(fā)明涉及季胺鹽類化合物的一種制備方法。以有機胺、有機酸和環(huán)氧化合物為原料，三者投料按摩爾比為1∶(0.80～1.0)∶(1.2～1.8)。按總物料重量的20～80％向反應(yīng)釜中加入水，用密閉管道加入有機酸，攪拌下加入有機胺，控制反應(yīng)溫度70～120℃，壓力∠0.5MPa，90～120℃下保溫1.0～2.0小時，使其反應(yīng)完全；在90～120℃下負(fù)壓脫水，至釜內(nèi)生成物中水重量百分含量1～4％，得產(chǎn)品。本方法反應(yīng)條件極其溫和，操作簡單，反應(yīng)周期較短，制得的季胺鹽類化合物作為聚氨酯硬質(zhì)泡沫生產(chǎn)中的催化劑，可提高泡沫的固化速率和脫模性能。
文檔編號C07C211/63GK1629133SQ20041004187
公開日2005年6月22日 申請日期2004年9月6日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月6日
發(fā)明者孔維來, 姚志洪, 邢益輝, 袁明華, 吳一鳴 申請人:南京紅寶麗股份有限公司