專利名稱：一種制備聚酯多元醇的方法及其設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種制備聚酯多元醇的方法及其設備。
背景技術：
聚酯是由二元或多元醇和二元或多元酸縮聚而成，在大分子主鏈上含有酯鍵 O
Il的一大類高聚物的總稱。
〔-C—O -〕生產(chǎn)方法主要有酯交換法、直接酯化法和環(huán)氧乙烷法。無論哪種方法其反應溫度都需在220 265°C下進行。根據(jù)原料反應時間在6 10小時，保溫脫水時間在4 8 小時，并且都是在存在催化劑的前提下完成。傳統(tǒng)加熱方法主要以導熱油加熱為主，通過燃煤、燃氣和插入電加熱棒等，其突出的特點就是，在熱傳導的過程中，加熱時間長，熱量損失 30% 50%，降溫時間長，能源浪費突出。中國專利CN 101253226公開了一種聚酯多元醇的制備方法，上述專利在平衡量條件下借助微波經(jīng)輻照醇解加速制備聚酯多元醇的方法，及這些多元醇用于合成發(fā)泡的聚氨酯和非發(fā)泡的聚氨酯材料的用途。但上述方法是以將大分子的酯類或醇類進行微波降解來實現(xiàn)，并對采用工業(yè)化生產(chǎn)方面未做詳細的介紹。經(jīng)查閱，其他關于微波在聚酯合成方面的應用也主要以降解為主。物質吸收微波的能力，主要由其介質損耗因數(shù)來決定。介質損耗因數(shù)大的物質對微波的吸收能力就強，相反，介質損耗因數(shù)小的物質吸收微波的能力也弱。醇類和酸類物質都有很大的介質損耗因數(shù)。微波透入介質時，由于介質損耗引起的介質溫度的升高，使介質材料內(nèi)部、外部幾乎同時加熱升溫，形成體熱源狀態(tài)，大大縮短了常規(guī)加熱中的熱傳導時間，且在條件為介質損耗因數(shù)與介質溫度呈負相關關系時，物料內(nèi)外加熱均勻一致。微波對介質材料是瞬時加熱升溫，能耗也很低。另一方面，微波的輸出功率隨時可調，介質溫升可無惰性的隨之改變，不存在“余熱”現(xiàn)象，可滿足于自動控制和連續(xù)化生產(chǎn)的需要。

發(fā)明內(nèi)容
為了實現(xiàn)以小分子的醇或酸為原料，通過微波加熱工藝來達到合成大分子多元醇樹脂的目的，本發(fā)明實施例提供了一種制備聚酯多元醇的方法及其設備。所述技術方案如下一方面，提供了一種制備聚酯多元醇的方法，所述方法包括一種制備聚酯多元醇的方法，其特征在于，所述方法包括將多元醇類、多元酸(酯)類和催化劑采用微波加熱至溫度為100 150°C，保溫2 3小時，然后經(jīng)升溫至反應溫度為160 250°C條件下保溫 4 5小時，經(jīng)真空脫水，即得所需聚酯多元醇。所述多元醇類為乙二醇、二甘醇、甘油、季戊四醇、辛戊二醇、己二醇和山梨醇中的
3一種或其幾種的混合物。所述多元酸(酯)類為多元酸、多元酸酐及其酯類。優(yōu)選地，所述多元酸(酯)類為苯酐、鄰苯二甲酸、對苯二甲酸、己二酸及鄰苯二甲酸二甲酯和對苯二甲酸二甲酯中的一種或其幾種的混合物。所述催化劑為醋酸鋅、乙二醇銻或鈦酸酯類中的一種或其中幾種的混合物。所述多元醇類、多元酸(酯)類和催化劑的摩爾比為(1. 1-2. 0) 1.0 (0. 0001-0. 0005)。所述微波的頻率為300MHz 300GHz。優(yōu)選地，所述微波的頻率為3 30GHz。優(yōu)選地，所述的反應溫度為200 220°C。所述真空脫水至產(chǎn)物的酸值為小于lmgkoh/g另一方面，提供了一種制備聚酯多元醇的設備，所述設備包括反應釜，所述反應釜內(nèi)設有微波裝置，所述微波裝置的發(fā)射端與反應物料、反應釜的反應腔室之間設有絕熱層， 所述反應釜的腔室內(nèi)壁附有一層帶有圓孔的不銹鋼網(wǎng)，用于防止微波泄露。所述絕熱層為高密度石棉布。所述反應釜采用不銹鋼321材質加工而成。所述反應釜上還設有用于反應產(chǎn)物降溫、促進后期反應的真空脫水冷凝裝置。本發(fā)明實施例提供的技術方案的有益效果是1、本發(fā)明主要以小分子的醇或酸為原料，通過新工藝來達到合成大分子多元醇樹脂的目的，本工藝通過微波直接作用于含有極性基團的醇類、酸類、酯類等物質，通過分子間的碰撞達到加熱目的，同時對醇酸反應及酯交換過程起到催化的目的。微波可以穿過玻璃、陶瓷、塑料等絕緣材料，但不會消耗能量；據(jù)此本發(fā)明把需要加溫反應的原料密封在不銹鋼的容器內(nèi)，為防止微波泄露，需內(nèi)襯一層帶有圓孔的不銹鋼網(wǎng)，導流容器為玻璃。在固定的空間微波頻率為300MHz 300GHz的交變，則被加熱物質中分子的極性也隨之變化，在變化中，分子將產(chǎn)生大量的運動熱和摩擦熱，從而達到加熱的目的，為防止經(jīng)微波產(chǎn)生的熱量反作用于微波發(fā)生器的各個元器件，采用高密度巖棉將微波發(fā)生器與物料或容器分離開。2、聚酯采用微波加熱工藝，使分子間內(nèi)部劇烈振動，提高了分子活性，反映溫度由原來的200 250度降為200 220度，降低反應溫度達10 20度，直接節(jié)省能源。3、聚酯采用微波加熱工藝，微波直接作用于物料，省去原始工藝中導熱油加熱的熱傳導過程，直接節(jié)約導熱油加熱過程中使用的能源。4、聚酯采用微波加熱工藝，由電能直接轉換成運動能和熱能，較熱傳導工藝，加熱速度快，經(jīng)實際生產(chǎn)操作，同樣功率下，升溫速度較傳統(tǒng)工藝快20%左右。5、聚酯采用微波加熱工藝，物料在降溫過程中，停止微波加熱，物料的一部分運動能迅速降低，物料降溫速度較原始工藝要快，縮短生產(chǎn)周期。


為了更清楚地說明本發(fā)明實施例中的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1是本發(fā)明實施例所提供的用于制備聚酯多元醇的設備結構圖；圖2是圖1中的不銹鋼網(wǎng)展開圖。圖中1 反應釜；2 微波裝置；3 絕熱層；4 真空脫水冷凝裝置；5 不銹鋼網(wǎng)。
具體實施例方式為使本發(fā)明的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結合附圖對本發(fā)明實施方式作進一步地詳細描述。本發(fā)明涉及的一種制備聚酯多元醇的方法是在裝有微波加熱裝置的聚酯反應釜中加入計量好的多元醇，多元酸、多元酸酐及其酯類，和催化劑。其中三者的摩爾比為 (1.1-2.0) 1.0 (0.0001-0. 0005)，其中的多元醇優(yōu)先選擇乙二醇、二甘醇、甘油、季戊
四醇、辛戊二醇、己二醇和山梨醇等；多元酸、多元酸酐及其酯類優(yōu)先選擇苯酐、鄰苯二甲酸、對苯二甲酸、己二酸及鄰苯二甲酸二甲酯、對苯二甲酸二甲酯等；催化劑優(yōu)先選擇醋酸鋅、乙二醇銻、鈦酸酯類等。所使用的微波裝置，其頻率在300MHz 300GHz，優(yōu)先采用3 30GHz，經(jīng)初步升溫至100 150°C，保溫2 3小時，然后經(jīng)升溫至反應溫度為160 250°C條件下保溫4 5小時，經(jīng)真空脫水，即得所需聚酯多元醇。另外如圖1所示，本發(fā)明所涉及的制備聚酯多元醇的設備，包括反應釜和真空脫水冷凝裝置，反應釜內(nèi)設有微波裝置，微波裝置的發(fā)射端與反應物料、反應釜的反應腔室之間設有絕熱層，反應釜的腔室內(nèi)壁附有一層帶有圓孔的不銹鋼網(wǎng)，用于防止微波泄露。其中的絕熱層優(yōu)選為高密度石棉布；反應釜采用不銹鋼321材質加工而成。實施例一在1噸反應釜中，加入山梨醇48公斤，二甘醇似9公斤，甘油99公斤，苯酐400公斤，醋酸鋅300克，微波加熱至100度保溫3小時，升溫200度反應5小時，酸值達到30以下時，抽真空脫水2小時，至酸值降到小于1出料，收率90%。酸值小于lmgkoh/g，羥值410mgkoh/g，應用聚氨酯硬泡。實施例二在1噸反應釜中，加入二甘醇4 公斤，甘油IM公斤，苯酐400公斤，鈦酸四異丙酯100克，微波加熱至130度保溫2小時，升溫210度反應4小時，酸值達到30以下時，抽真空脫水2小時，至酸值降到小于1出料，收率91. 4%。酸值小于lmgkoh/g，羥值400mgkoh/g，應用聚氨酯硬泡。實施例三在1噸反應釜中，加入乙二醇84公斤，二甘醇286公斤，甘油IM公斤，對苯二甲酸448公斤，乙二醇銻200克，微波加熱至120度保溫3小時，升溫220度反應5小時，酸值達到30以下時，抽真空脫水2小時，至酸值降到小于1出料，收率81 %。酸值小于lmgkoh/g，羥值430mgkoh/g，應用聚氨酯硬泡。實施例四在1噸反應釜中，加入季戊四醇36公斤，己二醇320公斤，甘油223公斤，鄰苯二甲酸448公斤，醋酸鋅300克，微波加熱至150度保溫2小時，升溫220度反應4小時，酸值達到30以下時，抽真空脫水2小時，至酸值降到小于1出料，收率84%。酸值小于lmgkoh/g，羥值500mgkoh/g，應用聚氨酯硬泡。降低能耗的對比數(shù)據(jù)以一臺5000L的反應釜為例所加工的物料為5000L，傳統(tǒng)方式所需導熱油1000L ；5000L反應釜的外徑1. 9m，有效載料高度1. 8m，其可散熱的表面積是 13. 58m2。傳統(tǒng)方式是導熱油通過油爐加熱循環(huán)到反應釜的夾層再將熱量傳導給物料來完成。1000L導熱油的能耗在加上加熱和循環(huán)中的散熱其熱轉換效率在60-70% (在管道和反應釜保溫的情況下)，而微波直接對物料加熱，管道就是加熱裝置，13. 58m2的表面積是天然的隔熱層，不但可節(jié)省外敷的保溫層，而且還可以使熱轉換效率提高到95左右。上述本發(fā)明實施例序號僅僅為了描述，不代表實施例的優(yōu)劣。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權利要求
1.一種制備聚酯多元醇的方法，其特征在于，所述方法包括將多元醇類、多元酸(酯)類和催化劑采用微波加熱至溫度為100 150°C，保溫2 3小時，然后經(jīng)升溫至反應溫度為160 250°C條件下保溫4 5小時，經(jīng)真空脫水，即得所需聚酯多元醇。
2.根據(jù)權利要求1所述的制備聚酯多元醇的方法，其特征在于，所述多元醇類為乙二醇、二甘醇、甘油、季戊四醇、辛戊二醇、己二醇和山梨醇中的一種或其幾種的混合物。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的制備聚酯多元醇的方法，其特征在于， 所述多元酸(酯)類為多元酸、多元酸酐及其酯類。
4.根據(jù)權利要求3所述的制備聚酯多元醇的方法，其特征在于，所述多元酸(酯)類為苯酐、鄰苯二甲酸、對苯二甲酸、己二酸及鄰苯二甲酸二甲酯和對苯二甲酸二甲酯中的一種或其幾種的混合物。
5.根據(jù)權利要求4所述的制備聚酯多元醇的方法，其特征在于，所述催化劑為醋酸鋅、乙二醇銻或鈦酸酯類中的一種或其中幾種的混合物。
6.根據(jù)權利要求5所述的制備聚酯多元醇的方法，其特征在于，所述多元醇類、多元酸(酯)類和催化劑的摩爾比為(1. 1-2. 0) 1. 0 (0. 0001-0. 0005)。
7.根據(jù)權利要求6所述的制備聚酯多元醇的方法，其特征在于， 所述微波的頻率為300MHz 300GHz。
8.根據(jù)權利要求7所述的制備聚酯多元醇的方法，其特征在于，所述微波的頻率為3 30GHz，所述的反應溫度為200 220°C，所述真空脫水至產(chǎn)物的酸值為小于lmgkoh/g。
9.一種制備聚酯多元醇的設備，包括反應釜，其特征在于，所述反應釜內(nèi)設有微波裝置，所述微波裝置的發(fā)射端與反應物料、反應釜的反應腔室之間設有絕熱層，所述反應釜的腔室內(nèi)壁附有一層帶有圓孔的不銹鋼網(wǎng)，用于防止微波泄Mo
10.根據(jù)權利要求19所述的設備，其特征在于，所述絕熱層為高密度石棉布，所述反應釜采用不銹鋼321材質加工而成，所述反應釜上還設有用于反應產(chǎn)物降溫、促進后期反應的真空脫水冷凝裝置。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種制備聚酯多元醇的方法和設備，所述方法包括將多元醇類、多元酸(酯)類和催化劑采用微波加熱至溫度為100～150℃，保溫2～3小時，然后經(jīng)升溫至反應溫度為160～250℃條件下保溫4～5小時，經(jīng)真空脫水，即得所需聚酯多元醇；所述設備包括反應釜，所述反應釜內(nèi)設有微波裝置，所述微波裝置的發(fā)射端與反應物料、反應釜的反應腔室之間設有絕熱層，所述反應釜的腔室內(nèi)壁附有一層帶有圓孔的不銹鋼網(wǎng)，用于防止微波泄露；本發(fā)明以小分子的醇或酸為原料，通過微波加熱工藝來達到合成大分子多元醇樹脂的目的，具有節(jié)約成本，節(jié)能降耗的優(yōu)點，且具有較高的熱轉換效率。
文檔編號C08G63/668GK102391483SQ20111025023
公開日2012年3月28日 申請日期2011年8月29日 優(yōu)先權日2011年8月29日
發(fā)明者張漢玲, 韓志成 申請人:北京東辰瑞豐化工有限公司