本发明涉及用于生产聚氨酯泡沫体的聚醚多羟基化合物的制备方法。 特别是本发明涉及采用特殊的胺化合物作为加成聚合催化剂的情况下，将烯化氧加到含有活性氢化合物中，来制备聚醚多羟基化合物的方法。
在生产硬质聚氨酯泡沫体中，被用来作为树脂组分的聚醚多羟基化合物，具有一般在300到800毫克KOH/克的范围内的羟基值。是用含有活性氢的化合物与烯化氧在碱性催化剂存在下进行反应而制备的。
已经采用聚醚多羟基化合物来制备具有良好特性的硬质聚氨酯泡沫体，而该聚醚多羟基是用含有活性氢化合物作为起始材料的。从官能度和安全观点上来考虑，一般是选自蔗糖、山梨（糖）醇、芳香胺、脂肪族胺和多元醇等的二种或多种化合物的混合物形式。
但是蔗糖和山梨（糖）醇在室温至110℃间是固体，因此引起了许多问题，例如在反应器内的搅拌时增加了负荷，在反应早期阶段烯化氧的加成速率十分慢，以及在烯化氧的加成反应完毕之后，在反应的混合物中存在未反应的蔗糖或山梨（糖）醇沉积。
用于反应中优选地碱性催化剂是碱金属氢氧化物，例如氢氧化钠和氢氧化钾[日本专利公开，特开昭48-19560（1973）、48-13720（1973）和其它许多专利公开]、较低级的烷基叔胺如三乙胺[日本专利公开，特开昭46-27815（1971）]、二甲基乙醇胺[USP-4332936]和N，N，N′，N′-四甲基-1，4-丁二胺[日本专利公开，特开昭44-2446（1969）]。
在BP-1082673中已经公开了采用较低级的烷基仲胺的方法。在日本专利公开，特开昭52-798（1977）中也已经公开了采用具有更强碱性的催化剂的N-烷基叔多胺的方法。采用这些较低级的烷基仲和叔胺和N-烷基叔多胺作为催化剂的这些方法，其不利处在于：（1）聚醚多羟基化合物产物在生产聚氨酯泡沫体时，对于氨基甲酸乙酯反应具有强的催化作用，（2）产物具有不好的色调，和（3）产物具有强烈的气味。
USP-4332936已经公开了在胺催化剂存在下，通过采用二甲基甲酰胺来作为溶剂，来溶解固体引发剂的条件下，来制备多官能团的聚醚多羟化合物的方法。
采用二甲基甲酰胺溶剂是此发明的基本要求。用于此发明的任何胺催化剂是较低级的烷基胺。此发明的不利之处是必须采用溶剂，例如用二甲基甲酰胺，该二甲基甲酰胺对于生产聚氨酯树脂是多余的。
从增加聚醚多羟基化合物与有机聚异氰酸酯的反应，改善硬质泡沫体的物理性能（其性能会由于增加了官能度和为了降低粘度而选用了稀释剂而得到改善）的观点出发，通过把烯化氧加入到蔗糖（作为基料）、脂肪胺、芳香胺和多元醇的混合物中来得到聚醚多羟基化物以生产硬质聚氨酯泡沫体，是近来所必须的了。
但是当将烯化氧加入到蔗糖、脂肪胺、芳香胺和多元醇的混合物中去是采用上述的碱金属氢氧化物作为催化剂时，则未反应的蔗糖在烯化氧的加成反应的终了时，会沉积在反应混合物中。或者即使不产生沉积，大量未发生反应的蔗糖残留在中和和净化后的产品中，并一般在生产聚醚多羟基化合物几个月之后逐渐的发生沉积。这样，产品的质量会变得不稳定。
从生产技术的观点来看，残留的蔗糖会导致各种问题，例如由于蔗糖晶体会使中和和净化阶段的过滤困难，以及在中和和净化处理后废料处理的问题，同样在采用与有机聚异氰酸酯进行反应来生产聚氨酯泡沫体时，残留的蔗糖在喷射发泡设备中，由于有沉淀物而引起了进给管的堵塞，和损害了产物的色调等问题。同样在引发剂体系中含有蔗糖，造成颜色变坏也是不可避免的问题。在另一方面，当采用通常已知的较低级的烷基仲胺或叔胺时，则聚合反应的活性很小，并且很难能制得具有适合于制造硬质聚氨酯泡沫体的具有一定羟基值的聚醚多羟基化合物，为了能制得这种聚醚多羟基化合物，必须使用极大量的催化剂，从而引起了各种有害效果如色调变坏、胺的气味增大和由于在聚醚多羟基化合物残留有胺催化剂，因而在产生硬质聚氨酯泡沫体阶段存在着活性的问题。如上所述，现在已知的采用较低级的烷基胺作催化剂的方法会导致各种聚醚多羟基化合物产物的质量等问题。
一种在用下面的分子式（Ⅰ）所表示的胺催化剂存在下，通过将烯化氧对含有活性氢的化合物（这些化合物包括“碳水化合物和芳香族化合物”和/或脂肪族链化合物）进行加成聚合反应来制备聚醚多羟基化合物的方法，
式中R1是烷基或具有8到20个碳原子的链烯基，R2和R3是氢原子或具有1到8个碳原子的烷基。
本发明的方法，其特征在于，能很容易地在高反应速度下，通过较少的净化步骤来制备质量稳定的聚醚多羟基化合物。
所制得的聚醚多羟基化合物具有浅的色调，低度的外部气味，并且是制备优异质量的硬质聚氨酯泡沫体的原料。
为了寻求一种能克服上述问题的新颖的聚醚多羟基化合物的制备方法，本发明人进行了彻底的研究。
其结果，已经发现一种制备聚醚多羟基化合物的方法，它包括一点也不含有未反应的蔗糖，具有高的白度和优异的物理性能，无需净化和过滤步骤，以及在生产硬质聚氨酯泡沫体中在反应性上不会产生相反的效果，从而完成了本发明的任务。
这就是说，本发明是一种制备聚醚多羟基化合物的制备方法，该方法是通过将烯化氧加入到一种单一的化合物或者化合物的混合物中（这些化合物是由含有多官能团的含活性氢的化合物中来选择的，包括了芳香胺、脂肪胺及多元醇化合物），并在用分子式（Ⅰ）表示的胺催化剂存在下进行加成聚合反应的。
式中，R1是烷基或具有8到20个碳原子的链烯基及R2和R3是氢原子或具有1到8个碳原子的烷基。
适用于本发明的方法的典型加成聚合催化剂包括二甲基辛胺、三辛胺、二甲基癸胺、二甲基十二胺、二甲基肉豆蔻基胺、二甲基棕榈基胺、二甲基油基胺、二甲基硬脂基胺、二甲基亚油基胺和二甲基亚麻基胺。对于加成聚合催化剂的量没有特殊限制，按每重量份由反应所得到的产物来计量，催化剂一般用量为0.01到5.0%重量的范围，优先为0.1到1.0%重量。
用于本发明的方法中的含有活性氢的化合物包括，例如二醇类，如1，2-亚乙基二醇、二甘醇、三甘醇、丙二醇、二丙二醇、三丙二醇、丁二醇-1，4和丁二醇-1，3;三醇类，如甘油、三羟甲基乙烷、三羟甲基丙烷、3-甲基-1，3，5-戊三醇和1，2，6-己三醇;四醇类，如季戊四醇和二甘油;六醇类，如山梨（糖）醇;和其它脂肪族多羟基化合物;碳水化合物，如葡萄糖、乳糖、麦芽糖、蔗糖和淀粉;芳香族多羟基化合物，如双酚A及各种酚类的甲醛缩合物;三烷基醇胺，如三乙醇胺、三异丙醇胺，和其它多羟基化合物;脂肪族胺，如甲胺、乙胺、乙二胺、二亚乙基三胺、三亚乙基四胺;和芳香胺，如苯胺甲苯胺和萘胺。通过将烯化氧加到上述含活性氢的化合物和水中所得到的化合物，也可用来作为含活性氢的化合物。含活性氢的化合物可以单独使用或作为混合物来使用，对其混合比例没有特别限制。对其用于生产硬质聚氨酯泡沫体的聚醚多羟基化合物要求有高的官能度和低粘度。相应地，含活性氢的多官能团化合物的混合物，如蔗糖或山梨（糖）醇和具有2到5个官能度的含活性氢化合物一般用来作为起始材料。混合物的代表实例，例如是蔗糖/甘油，蔗糖/三乙醇胺、蔗糖/乙二胺和蔗糖/二胺二苯基甲烷/甘油。
此外，也可单独地先从每种含活性氢的化合物中制备聚醚多羟基化合物，然后将所得到的这些聚醚多羟基化合物按所规定的比例进行混合，采用此方法时，起始原料的混合比率可以任意选用，并且加入的烯化氧的量可根据使用的目的而变化。
用作本发明的方法的催化剂，在混合聚醚多羟基化合物体系中和在单独的聚醚多羟基化合物中都充分显示其作用。
适用的典型烯化氧包括环氧乙烷、氧化丙烯、氧化丁烯和氧化苯乙烯。烯化氧可以单独使用或结合使用。起始原料/烯化氧的比率可以适当选择以便得到所期望的OH值。
聚醚多羟基化合物所期望的OH值为300到800毫克KOH/克，及烯化氧对每种含有活性氢化物的当量为0.5-3.0。
反应条件，例如加料，烯化氧的顺序，说明于例如USP-4332936，B.P.1082673，日特公告昭48（1973）-13720，日特公告昭48（1973）-19560（上述文献是通过参照其“现有技术的说明”而结合使用）以及SRI International，报告号45A的“多羟基化合物用作制备聚氨酯”的补充A，PP65-100，yen-Chen yen，process Economics program（1982，5月）。
反应一般可在80到150℃的范围内进行。对于气体没有特别限制，但是反应最好在惰性气体下，如氮或氦气下进行。或者是在除了含有活性氢的化合物、烯化氧和催化剂之外，基本上不含有其它组分的气体下进行的。反应时的压力没有特别限制，但反应最好在10Kg/cm2G下或更小的压力下进行。
通过本发明的方法所制备的聚醚多羟基化合物，可以使用一般已知的方法，被用来作为硬质聚氨酯泡沫体生产的原材料，在生产柔软的聚氨酯泡沫体时，该聚醚多羟基化合物还可以加入交联剂。
由本发明中的聚醚多羟基化合物所制备的硬质聚氨酯泡沫体，具有优异的性质，可作为隔热材料，合成木料和构件。
实施例
采用实施例的方法将在下文对本发明作进一步的描述。
实施例1
将213.3克蔗糖、142.3克甘油和3.6克二甲基棕榈基胺加入到一个2升的高压釜中，高压釜内用干燥的氮气置换，升温，并保持在100℃间，然后在多于4.5小时的时间内，将844.4克氧化丙烯加入到此高压釜中，以便保持高压釜内的压力为4Kg/cm2G，继续搅拌4小时，直到内压降到1Kg/cm2G，反应完毕之后，在降压下将残存的氧化丙烯移出，并收集在一个液氮的冷收集器内。然后将此高压釜冷却到室温，并将反应产物移出。
所得到的产物是一种浅黄色透明液体，并且具有的羟基值为451毫克KOH/克，粘度为5660厘泊/25℃和pH值为9.9。
在冷收集器中回收的氧化丙烯的量为12克，已反应的氧化丙烯的百分数为98.6%。在25℃下静置1个月后，所得到的聚醚多羟基化合物的物理性质没有发现有变化。
比较实施例1
将213.3克蔗糖、142.3克甘油和3.6克氢氧化钾加入到一个2升的高压釜内，按照实施例1的相同方法，用干燥的氮气来置换高压釜的内部，升温，并保持温度在100℃，然后在多于4小时的时间内，将844.4克氧化丙烯加入到此高压釜中去，以便保持高压釜的内压为4Kg/cm2G，并继续搅拌3小时，直到内压降到1Kg/cm2G，反应完毕后，在降压下将残存的氧化丙烯移出，并收集在一个液氮的冷收集器内，然后将此高压釜冷却到室温，并将反应物移出。
未反应的蔗糖残留在反应产物中，并处于高压釜的内表面处。反应产物用No5号滤纸过滤，将残留物干燥并称量，回收的蔗糖为8.5克相当于蔗糖加入量的4%，滤液用磷酸水溶液中和，30分钟后，在100℃和10mmHg压力下进行脱水2小时，脱水后，将残留物冷却到80℃。用3个多小时的时间过滤掉沉淀的催化剂。由此所得的聚醚多羟基化合物是黄色透明液体，并具有羟基值为441毫克KOH/克，粘度为5250厘泊/25℃及pH值为6.7，静置1个月后，发现所得的聚醚多羟基化合物混浊。
从比较实施例1可以看出，对于生产时间，普通的氢氧化钾催化剂需12.5小时。换句话说，实施例1则在8.5小时内就可生产聚醚多羟基化合物。这就是说，未发现没有反应的多醇的沉积，并且复杂的步骤如中和、脱水和过滤都可以消除，所以所需的生产时间就可明显地缩短。
比较实施例2
将213.3克蔗糖，142.3克甘油和3.6克三乙胺加入到一个2升的高压釜中去，并按实施例1的相同方法，加入氧化丙烯。
不过，高压釜的内压变为一定和进一步的降压被停止，这是由试验中断所致，如表1所示，三乙胺催化剂引起色调变坏和聚醚多羟基化合物具有强烈的胺气味，并难于得到通常的羟基值。
比较实施例3
将213.3克蔗糖、142.3克甘油和3.6克五甲基二亚乙基三胺加入到一个2升的高压釜中去，按照实施例1相同的方法，用干燥的氮气对高压釜内进行置换，升温，并保持温度在100℃，然后在多于3个小时的时间内，将844.4克氧化丙烯加入此高压釜内，以便保持高压釜的内压力为4Kg/cm2G，继续搅拌4小时直到内压降到1Kg/cm2G。反应完毕后，残存的氧化丙烯在降压下移出，并收集在一个液氮的冷收集器内。然后将高压釜冷却到室温，并将反应产物移出。
这样所得的产物是棕色液体，并具有羟基为448mg KOH/g，粘度为5630厘泊/25℃和pH值为11.4。在冷收集器内所回收的氧化丙烯的量为11.0克，反应的氧化丙烯的百分数为98.7%。
从比较实施例3中可以知道，五甲基二亚乙基三胺催化剂能提供出实施例1的具有相等羟基值和粘度的聚醚多羟基化合物，但是比较实施例3所得到的聚醚多羟基化合物是一种棕色液体，具有强烈胺气味，并在生产硬质聚氨酯泡沫体的生产中给出明显的发泡性能。
比较实施例4-6
除以N-甲基吗啉、N，N-二甲基乙醇胺和N，N，N′，N′-四甲基-1，4-丁二胺作为催化剂外，其余按实施例1的相同的方法来进行，以制备聚醚多羟基化合物，结果列于表1。
实施例2
将610克二氨二苯基甲烷、610克三乙醇胺和9克二羟甲基辛胺加入到一个3升的高压釜中，高压釜内用干燥的氮气置换，升温，并保持温度在100℃，然后以干燥氮气保持高压釜内的压力为2Kg/cm2G，在多于2个小时20分钟的时间内，将1781克环氧乙烷加入，并保持高压釜内压力为5Kg/cm2G，环氧乙烷加完后，高压釜继续搅拌1.5小时直到内压的下降停止，反应完毕后，残存的环氧乙烷在降压下移出，并将高压釜冷却到室温。将反应产物移出高压釜，这样所得的聚醚多羟基化合物是一种浅黄色透明液体，并具有羟基值为461毫克KOH/克，粘度为1690厘泊/25℃，pH值为12.0。
比较实施例7
除了用3.6克二乙胺催化剂来代替氢氧化钾催化剂之外，其余均按比较实施例1的相同方法来进行。这样所得到的聚醚多羟基化合物具有羟基值为560毫克KOH/克，和粘度为16800厘泊/25℃，产物是深色，并具有强烈胺气味。
比较实施例8
将610克二氨基二苯基甲烷、610克三乙醇胺和9克氢氧化钠加入到一个3升的高压釜中，并按实施例2的相同方法进行，将1781克环氧乙烷加入，但是由于强烈放热，反应温度无法控制故生产不能继续进行。
比较实施例9
将610克二氨基二苯基甲烷、610克三乙醇胺和2.25克氢氧化钠加入到一个3升的高压釜中，按实施例2的相同方法来进行，高压釜内用干燥的氮气来置换，升温，并保持温度在100℃，然后高压釜内的压力用干燥氮气使其保持在2Kg/cmG，并在多于2.5个小时的时间内，加入1781克环氧乙烷，同时保持高压釜内的压力在5Kg/cm2G，环氧乙烷加完后，高压釜继续搅拌1小时40分，直到内压的下降停止。反应完毕后，残存的环氧乙烷在降压下移出，并将此残留物用盐酸水溶液中和，30分钟后，最终的混合物在温度100℃压力为10mmHg下脱水2小时，冷却到80℃并过滤。这样所得的聚醚多羟基化合物是一种棕色半透明液体，并具有羟基值为467毫克KOH/克，粘度为2700厘泊/25℃、pH值为9.1。
从比较实施例9中可以看出，采用碱金属氢氧化物如氢氧化钾和氢氧化钠作为环氧乙烷加成聚合的催化剂，并用二氨二苯基甲烷和三乙醇胺作起始原料，将导致反应的温度控制变得困难，并引起在中和和净化之后产物的质量变坏的问题。
实施例3-26
将烯化氧加入到蔗糖、三乙醇胺、甘油等的加成聚合反应是采用本发明的各种胺催化剂来进行的。
反应条件和分析结果在表2中说明。
如表1及表2所说明的，可以看出，本发明的催化剂与常用的胺催化剂相比较可以给出具有低的羟基值的聚醚多羟基化合物，并且从色调和胺的气味等方面来看，该聚醚多羟基化合物也是优异的。
参考实施例1，比较参考实施例1-3
采用实施例1所得到的聚醚多羟基化合物，制备出硬质聚氨酯泡沫体，并对其物理性质进行检验。
将100克上述的聚醚多羟基化合物、1.0克（聚）硅氧烷泡孔控制剂L-5420（Nippon unicar公司产品）、35.8克氟里昂-11B（Mistsui Fluoro化学公司产品）、2.3克四甲基六亚甲基二胺和1.5克的去离子水进行充分地混合，以制备树脂组份。
将异氰酸酯含量为30.8%重量的二异氰酸二苯甲烷酯加入到该树脂组份中去，其量为此树脂组份中每摩尔的活性氢的1.05倍。将此最终混合物进行强烈的搅拌，并将其倒入25厘米宽×25厘米长×18厘米高的纸板箱中。
从开始发泡的时间（引发时间）和从发泡表面粘性消失（不粘时间）的时间来进行测量。这样所得到的硬质泡沫体在室温下陈化24小时，然后测定其物理性质。
物理性质的测定方法如下：
（1）比重：按照ASTM D-1622 59T
（2）（抗）压强度、按照ASTM D-1621 59T
（3）尺寸稳定性：将具有100×100×100毫米尺寸的泡沫体、使其在表3中所说明的条件下进行测定，尺寸稳定性是用放置之后，变化的长度与原来的长度的比率来表示的。
在表3中说明了泡沫体的物理性质。为了进行比较，是通过采用了聚醚多羟基化合物（该聚醚多羟基化合物是在氢氧化钾、五甲基二亚乙基三胺和N，N，N′，N′-四甲基丙邻二胺作为催化剂而存在下来制备的）所得到的发泡特性和泡沫体性质而进行总结的。
如表3所说明的，通过采用本发明的催化剂所得到的聚醚多羟基化合物的发泡特性和泡沫体性质与采用氢氧化钾作为催化剂所得到的聚醚多羟基化合物的发泡特性和泡沫体性质相同，不过，可以看出，当与本发明范围以外的其它胺催化剂存在下所制备的聚醚多羟基化合物相比较时，则有很大的不同。
参考实施例2，比较参考实施例4
采用实施例2所得到的聚醚多羟基化合物，来制备成硬质聚氨酯泡沫体，并进行物理性质的检测。
将100克在实施例2所得到的聚醚多羟基化合物、1.0克（聚）硅氧烷泡孔控制剂L-5420（Nippon unicar公司产品）、37克氟里昂-11B（Mitsui Fluoro化学公司产品）、2.0克四甲基六亚甲基二胺、0.05克二丁基锡二月桂酸酯和10克三氯乙基磷酸酯进行充分地混合以制备成树脂组份，并冷却到5℃。
将具有异氰酸酯含量为30.8%的二异氰酸二苯基甲烷酯，预先冷却至5℃，并加入到该树脂组份中去，其加入量为在树脂组份中的每摩尔活性氢的1.05倍。将此最后所得到的混合物进行强烈的搅拌，并倒入一个25厘米宽×25厘米长×18厘米高的纸板箱中，测量引发时间和不粘时间，将最后所得到的泡沫体陈化24小时，并按照参考实施例1所进行的相同方法来测定泡沫体的性质。
此外，按照ASTM D-1692 59T来进行燃烧试验，泡沫体的性质在表4中作了说明。
表4参考实施例比较参考实施例24聚醚多羟基化合物使用的催化剂实施例2二甲基辛胺比较实施例9氢氧化钠发泡特性（秒）引发时间不粘时间716716泡沫体性质密度（克／厘米3）（抗）压强度（公斤／厘米2）平行上升（‖）垂直上升（┻）尺寸稳定性（％）70℃ 100％ RH平行上升（‖）垂直上升（┻）110℃ 100％ RH平行上升（‖）垂直上升（┻）－30℃ 100％ RH平行上升（‖）垂直上升（┻）燃烧试验0.03463.141.570.21.90.21.4-0.2-0.4自熄灭0.03503.101.480.42.10.41.6-0.4-0.6自熄灭