TWI837844B - 液態聚碳酸酯化合物的製作方法及聚氨酯 - Google Patents
液態聚碳酸酯化合物的製作方法及聚氨酯 Download PDFInfo
- Publication number
- TWI837844B TWI837844B TW111136147A TW111136147A TWI837844B TW I837844 B TWI837844 B TW I837844B TW 111136147 A TW111136147 A TW 111136147A TW 111136147 A TW111136147 A TW 111136147A TW I837844 B TWI837844 B TW I837844B
- Authority
- TW
- Taiwan
- Prior art keywords
- compound
- liquid polycarbonate
- polycarbonate compound
- carbonate
- torr
- Prior art date
Links
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 title claims abstract description 106
- 239000004417 polycarbonate Substances 0.000 title claims abstract description 93
- 229920000515 polycarbonate Polymers 0.000 title claims abstract description 93
- 239000007788 liquid Substances 0.000 title claims abstract description 52
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 title claims abstract description 31
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 title claims abstract description 31
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 5
- -1 carbonate compound Chemical class 0.000 claims description 101
- 239000004721 Polyphenylene oxide Substances 0.000 claims description 49
- 229920000570 polyether Polymers 0.000 claims description 49
- 238000006482 condensation reaction Methods 0.000 claims description 36
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 32
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N Diethyl ether Chemical compound CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 26
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 11
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 claims description 6
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 6
- 125000003342 alkenyl group Chemical group 0.000 claims description 5
- 125000004435 hydrogen atom Chemical group [H]* 0.000 claims description 5
- 125000002496 methyl group Chemical group [H]C([H])([H])* 0.000 claims description 5
- 125000002947 alkylene group Chemical group 0.000 claims description 4
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 claims description 4
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 claims description 4
- 238000004821 distillation Methods 0.000 claims description 4
- 230000006837 decompression Effects 0.000 claims description 2
- 230000009975 flexible effect Effects 0.000 abstract description 8
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 17
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 11
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 11
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 10
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 description 8
- IEJIGPNLZYLLBP-UHFFFAOYSA-N dimethyl carbonate Chemical compound COC(=O)OC IEJIGPNLZYLLBP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 6
- 150000004649 carbonic acid derivatives Chemical class 0.000 description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 description 4
- KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N Ethylene carbonate Chemical compound O=C1OCCO1 KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- IISBACLAFKSPIT-UHFFFAOYSA-N bisphenol A Chemical compound C=1C=C(O)C=CC=1C(C)(C)C1=CC=C(O)C=C1 IISBACLAFKSPIT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- FPCJKVGGYOAWIZ-UHFFFAOYSA-N butan-1-ol;titanium Chemical compound [Ti].CCCCO.CCCCO.CCCCO.CCCCO FPCJKVGGYOAWIZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 125000001495 ethyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 3
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 229920001451 polypropylene glycol Polymers 0.000 description 3
- 239000000047 product Substances 0.000 description 3
- 238000007670 refining Methods 0.000 description 3
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 3
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 3
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 description 2
- RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N arsenic atom Chemical compound [As] RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052793 cadmium Inorganic materials 0.000 description 2
- BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N cadmium atom Chemical compound [Cd] BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 2
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 2
- 125000001033 ether group Chemical group 0.000 description 2
- 239000012948 isocyanate Substances 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 239000000178 monomer Substances 0.000 description 2
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 2
- ZZXUZKXVROWEIF-UHFFFAOYSA-N 1,2-butylene carbonate Chemical compound CCC1COC(=O)O1 ZZXUZKXVROWEIF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000003903 2-propenyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])=C([H])[H] 0.000 description 1
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- OIFBSDVPJOWBCH-UHFFFAOYSA-N Diethyl carbonate Chemical compound CCOC(=O)OCC OIFBSDVPJOWBCH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 1
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000004703 alkoxides Chemical class 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052787 antimony Inorganic materials 0.000 description 1
- WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N antimony atom Chemical compound [Sb] WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052788 barium Inorganic materials 0.000 description 1
- DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N barium atom Chemical compound [Ba] DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OWBTYPJTUOEWEK-UHFFFAOYSA-N butane-2,3-diol Chemical compound CC(O)C(C)O OWBTYPJTUOEWEK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000000484 butyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 1
- 125000005586 carbonic acid group Chemical group 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 1
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- QLVWOKQMDLQXNN-UHFFFAOYSA-N dibutyl carbonate Chemical compound CCCCOC(=O)OCCCC QLVWOKQMDLQXNN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OKQDSOXFNBWWJL-UHFFFAOYSA-N dihexyl carbonate Chemical compound CCCCCCOC(=O)OCCCCCC OKQDSOXFNBWWJL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PKPOVTYZGGYDIJ-UHFFFAOYSA-N dioctyl carbonate Chemical compound CCCCCCCCOC(=O)OCCCCCCCC PKPOVTYZGGYDIJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000002009 diols Chemical class 0.000 description 1
- HSNQKJVQUFYBBY-UHFFFAOYSA-N dipentyl carbonate Chemical compound CCCCCOC(=O)OCCCCC HSNQKJVQUFYBBY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ROORDVPLFPIABK-UHFFFAOYSA-N diphenyl carbonate Chemical compound C=1C=CC=CC=1OC(=O)OC1=CC=CC=C1 ROORDVPLFPIABK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VUPKGFBOKBGHFZ-UHFFFAOYSA-N dipropyl carbonate Chemical compound CCCOC(=O)OCCC VUPKGFBOKBGHFZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 125000004185 ester group Chemical group 0.000 description 1
- 238000005194 fractionation Methods 0.000 description 1
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 1
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 description 1
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WGCNASOHLSPBMP-UHFFFAOYSA-N hydroxyacetaldehyde Natural products OCC=O WGCNASOHLSPBMP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 150000002513 isocyanates Chemical class 0.000 description 1
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 1
- 229910000000 metal hydroxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004692 metal hydroxides Chemical class 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 150000002902 organometallic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 229920001223 polyethylene glycol Polymers 0.000 description 1
- 229920000056 polyoxyethylene ether Polymers 0.000 description 1
- 229940051841 polyoxyethylene ether Drugs 0.000 description 1
- 229920002503 polyoxyethylene-polyoxypropylene Polymers 0.000 description 1
- 229920000909 polytetrahydrofuran Polymers 0.000 description 1
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 125000001436 propyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N propylene carbonate Chemical compound CC1COC(=O)O1 RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 230000027756 respiratory electron transport chain Effects 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 1
- 229910052712 strontium Inorganic materials 0.000 description 1
- CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N strontium atom Chemical compound [Sr] CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- JOYRKODLDBILNP-UHFFFAOYSA-N urethane group Chemical group NC(=O)OCC JOYRKODLDBILNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 1
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 1
Abstract
本發明有關於一種液態聚碳酸酯化合物與其製作方法及聚氨酯。此聚碳酸酯化合物具有特定含量之-COO-基團,而可具有較柔韌之機械性質,進而使所製得之聚氨酯具有較佳之柔韌性與延伸性。藉由本發明之聚碳酸酯化合物,所製得之聚氨酯可滿足應用所需之分子量要求與機械性質。
Description
本發明係有關一種聚碳酸酯化合物,特別是提供一種具有高分子量之液態聚碳酸酯化合物與其製作方法,以及藉其所形成之聚氨酯。
聚氨酯係聚合物主鏈具有胺基甲酸酯基團的材料。基於其結構之特性,聚氨脂材料具有優異的強度與加工性質,而廣泛應用於各領域中。然而,聚氨酯材料之機械性質係較硬韌,而無法滿足其他須具有良好柔韌性的應用範疇。雖然目前一些方法係選用特定之反應單體來調整聚氨酯的機械性質,惟所選用之反應單體通常較為昂貴,或者所製得之聚氨酯仍無法兼具良好的柔韌性與延伸性,而須進一步改善。
有鑑於此,亟須提供一種液態聚碳酸酯化合物與其製作方法及聚氨酯,以進一步改善習知聚碳酸酯化合物與聚氨酯之缺陷。
因此,本發明之一態樣是在提供一種液態聚碳酸酯化合物,其具有特定含量之-COO-基團,而可兼具高分子量與較柔韌的機械性質,以及良好之聚醚相容性。
本發明之另一態樣是在提供一種液態聚碳酸酯化合物的製作方法,其藉由特定之聚醚二醇化合物來進行縮合反應,以製得前述之液態聚碳酸酯化合物。其中,所使用之反應器排除精餾單元之設置。
本發明之又一態樣是在提供一種聚氨酯,其係利用前述之液態聚碳酸酯化合物所形成。
根據本發明之一態樣,提出一種液態聚碳酸酯化合物,其具有如下式(I)所示之結構。
於式(I)中,R代表衍生自如下式(II)所示之聚醚二醇化合物的基團,且m代表1至40之整數。其中,基於液態聚碳酸酯化合物為100重量百分比,-COO-基團之含量為3重量百分比至30重量百分比。
於式(II)中,R1可代表碳數為2至20之直鏈、支鏈、環狀或含芳香烴的伸烷基,或者聚氧烷基醚;R2與R3可分別獨立地代表氫原子、碳數為1至8之烷基、伸甲基烷基醚,或者伸甲基烯基醚;n1與n2分別代表0至15
之整數,且n1與n2之總和不小於1。
依據本發明之一些實施例,前述液態聚碳酸酯化合物之分子量為700g/mole至5000g/mole。
依據本發明之一些實施例,前述之液態聚碳酸酯化合物係由碳酸化合物與聚醚二醇化合物反應所形成。
依據本發明之一些實施例,前述之碳酸化合物包含碳酸乙烯酯及/或碳酸二甲酯。
依據本發明之一些實施例,前述聚醚二醇化合物之分子量為100g/mole至1000g/mole。
根據本發明之另一態樣,提出一種液態聚碳酸酯化合物的製作方法。此製作方法係先添加碳酸化合物與如下式(II)所示之聚醚二醇化合物至反應器中,其中反應器排除精餾單元之設置。
於式(II)中,R1可代表碳數為2至20之直鏈、支鏈、環狀或含芳香烴的伸烷基,或者聚氧烷基醚;R2與R3可分別獨立地代表氫原子、碳數為1至8之烷基、伸甲基烷基醚,或者伸甲基烯基醚;n1與n2分別代表0至15之整數,且n1與n2之總和不小於1。
依據本發明之一些實施例,前述液態聚碳酸酯化合物之分子量為700g/mole至5000g/mole。
依據本發明之一些實施例,前述反應器之壓力為800torr至6000torr。
依據本發明之一些實施例,前述之縮合反應包含第一階段反應與第二階段反應。進行第一階段反應時,反應器之壓力為800torr至6000torr,而進行第二階段反應時,反應器之壓力係小於760torr。
依據本發明之一些實施例,進行前述之第一階段反應時,反應器之壓力為1000torr至5000torr,且進行第二階段反應時,反應器之壓力係小於400torr。
依據本發明之一些實施例,前述之縮合反應包含第一階段反應與第二階段反應。其中,當第一階段反應之產物具有設定分子量時,進行減壓操作,以進行第二階段反應。
依據本發明之一些實施例,前述液態聚碳酸酯化合物之分子量與產物之設定分子量的比例為1:0.1至1:0.6。
依據本發明之一些實施例,前述聚醚二醇化合物與碳酸化合物之莫耳比為1:0.2至1:4.0。
根據本發明之又一態樣,提出一種聚氨酯,其係利用前述之液態聚碳酸酯化合物所形成,其中此聚氨酯具有良好柔軟性、伸縮性及較佳均勻性等機能。
應用本發明之液態聚碳酸酯化合物與其製作方法及聚氨酯,其係導入-COO-基團於聚碳酸酯化合物的聚合物鏈段之間,而使聚碳酸酯化合物具有特定含量的-COO-基團,進而兼具較高之分子量與較柔韌之機械性質。其次,藉由-COO-基團之導入,本發明之聚碳酸酯化合物可為液態,而具有較佳之操作性。本發明之液態聚碳酸酯化合物可藉由縮合反應來形成。藉由縮合反應之條件與反應器之參數,縮合反應中副產物之生成可有效被移除,而使碳酸化合物與聚醚二醇化合物間具有良好之反應性,進而可製得本發明具有特定含量的-COO-基團與分子量之液態聚碳酸酯化合物。另外,本發明之液態聚碳酸酯化合物可進一步反應形成較柔韌且具有較佳延伸性的聚氨酯。
以下仔細討論本發明實施例之製造和使用。然而,可以理解的是,實施例提供許多可應用的發明概念,其可
實施於各式各樣的特定內容中。所討論之特定實施例僅供說明,並非用以限定本發明之範圍。
本發明提供一種聚氨酯,其係藉由對本發明之液態聚碳酸酯化合物與異氰酸酯化合物進行反應所形成。所製得之聚氨酯具有較佳之柔韌性與延伸性。其中,本發明之液態聚碳酸酯化合物(具有如下式(I)所示之結構)可藉由對聚醚二醇化合物與碳酸化合物進行反應來形成。
於式(I)中,R代表衍生自聚醚二醇化合物之基團,且m代表1至40之整數。
在一些具體例中,聚碳酸酯化合物的數目平均分子量為700g/mole至5000g/mole,且基於聚碳酸酯化
合物為100重量百分比,其中-COO-基團()之含量為3重量百分比至30重量百分比,故所製得之聚氨酯兼具較佳之柔韌性與延伸性。在其他具體例中,聚碳酸酯化合物的數目平均分子量較佳可為750至3000。
聚醚二醇化合物可包含但不限於如下式(II)所示之化合物、其他適當之聚醚二醇化合物,或上述化合物之任意組合。
於式(II)中,R1可代表碳數為2至20之直鏈、支鏈、環狀或含芳香烴的伸烷基,或者聚氧烷基醚;R2與
R3可分別獨立地代表氫原子、碳數為1至8之烷基、伸甲基烷基醚(烷基碳數為1至8),或者伸甲基烯基醚(烯基碳數為2至4);n1與n2分別代表0至15之整數,且n1與n2之總和不小於1。
舉例而言,R1可例如為伸乙基、1,3-伸丙基、2-甲基-1,3-伸丙基、2,2-二甲基-1,3-伸丙基、1,4-伸丁基、2-甲基-1,4-伸丁基、1,5-伸戊基、3-甲基-1,5-伸戊基、1,6-伸己基、1,7-伸庚基、1,8-伸辛基、1,9-伸壬基、1,10-伸癸基、1,12-伸十二烷基、1,4-環庚烷基、1,4-環己烷基、1,3-環戊烷基、對苯酚雙乙醇醚基、雙酚A雙乙醇醚基、雙酚A二異丙醇醚基、聚氧烷基醚(如聚氧乙烯醚、聚氧丙烯醚及/或聚氧乙烯聚氧丙烯醚)所衍生之二價官能基,及/或其他適當之基團。R2與R3可分別獨立地例如為氫原子、甲基、乙基、丙基、丁基、伸甲基乙基醚、伸甲基丙基醚、伸甲基丁基醚、伸甲基2-乙基己基醚、伸甲基烯丙基醚等,及/或其他適當之基團。
在一些實施例中,聚醚二醇化合物之數目平均分子量為100g/mole至1000g/mole,較佳為150g/mole至900g/mole,且更佳為180g/mole至850g/mole。當聚醚二醇化合物之數目平均分子量為前述範圍時,所製得之聚碳酸酯化合物可具有適當含量之-COO-基團,而兼具高分子量與較佳之柔韌性。
前述之碳酸化合物沒有特別的限制,其僅須可與聚醚二醇化合物進行反應,並形成聚碳酸酯化合物中之酯基
(即聚碳酸酯化合物中之-COO-基團())即可。在一些具體例中,碳酸化合物可包含但不限於碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸丁烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸二丙酯、碳酸二丁酯、碳酸二戊酯、碳酸二己酯、碳酸二辛酯、碳酸二苯酯、碳酸二萘酯、其他適當之碳酸化合物,或上述化合物之任意混合。
本發明聚碳酸酯化合物之製備係將前述之聚醚二醇化合物與碳酸化合物添加至反應器中,以進行縮合反應,而可形成聚碳酸酯化合物。在一些實施例中,縮合反應係於120℃至220℃下進行,且反應時間可為6小時至48小時。惟,本發明不以此為限,在其他實施例中,依據所選用之聚醚二醇化合物與碳酸化合物的種類與其含量,縮合反應之溫度與反應時間可適當地調整,以反應形成本發明之聚碳酸酯化合物。基於聚醚二醇化合物之用量為1莫耳,碳酸化合物之用量為0.2莫耳至4莫耳,且較佳為0.5莫耳至3莫耳。當碳酸化合物之用量為此範圍時,所製得之聚碳酸酯化合物可具有特定含量之-COO-基團,而可調整聚碳酸酯化合物之機械性質。
當進行縮合反應時,藉由共價鍵之電子轉移,碳酸
化合物除可形成前述聚碳酸酯化合物中之基團外,碳酸化合物中之剩餘基團亦可形成結構化合物。其中,由於低碳數(如碳數不大於6)之碳酸化合物具有較快之縮合反應性,故低碳數之碳酸化合物於反應時易生成結構化合
物。此些結構化合物易與碳酸化合物反應,而降低聚醚二醇化合物與碳酸化合物之反應性,進而降低聚碳酸酯化合物的產率。據此,此些結構化合物即為縮合反應不欲形成之副產物。須說明的是,於後續內容中,此些結構化合物係簡稱為副產物。基於所選用之碳酸化合物的種類,所生成之副產物亦有所不同。舉例而言,當碳酸化合物為碳酸烯酯時,具有最少碳數之碳酸乙烯酯(碳數為3)經反應可形成乙二醇之氣態副產物,且乙二醇亦會與碳酸化合物產生反應,進而降低聚醚二醇化合物與碳酸化合物之反應性,且影響所欲具有特定分子量之聚碳酸酯化合物的生成;當碳酸化合物為碳酸二酯時,具有最少碳數之碳酸二甲酯(碳數為3)經反應可形成甲醇之氣態副產物,進而影響聚醚二醇化合物與碳酸化合物之反應性,以及所欲具有特定分子量之聚碳酸酯化合物的生成。
在一些實施例中,前述進行縮合反應之反應器可例如為不含精餾單元(如工業設備精餾塔、蒸餾塔、分餾塔、填充塔,及/或其他類似之設備)之高壓反應器,而可減少反應流程之複雜性。由於不使用精餾單元,故在反應過程中係藉由調節反應器內部壓力,以移除縮合反應所產生之副產物,而確保聚醚二醇化合物與碳酸化合物間可維持良好之反應性。在一些實施例中,反應器之壓力可為800torr至6000torr,較佳可為1000torr至5000torr,且更佳為2000torr至4000torr。在一些實施例中,前述之縮合反應可區分為多個階段來進行,而有助於移除副
產物。於縮合反應之初期階段,聚醚二醇化合物與碳酸化合物可反應為寡聚合物,且反應器之壓力可為800torr至6000torr。然後,調整反應器之壓力為小於760torr,以有助於寡聚合物間之縮合反應,而形成本案之聚碳酸酯化合物。較佳地,反應器之初期壓力可為1000torr至5000torr,且於進行前述寡聚合物之縮合時,反應器之壓力係調整為小於400torr。在其他實施例中,於縮合反應之初期,反應器之壓力可為800torr至6000torr,以使聚醚二醇化合物與碳酸化合物可反應為寡聚合物。較佳地,反應器之壓力可為1000torr至5000torr,以有助於形成寡聚合物。當所欲製備之聚碳酸酯化合物的分子量與寡聚合物之分子量的比例為1:0.1至1:0.6時,降低反應器之壓力為小於760torr,以有助於副產物之移除。較佳地,反應器之壓力可降低至400torr。可理解的,於進行前述之初期縮合反應時,副產物之生成會增加反應器之壓力,且藉由後續壓力之降低,反應器內之副產物可更有效地被移除,進而提升聚醚二醇化合物與碳酸化合物間之反應性。
此外,藉由調整反應條件及/或反應器參數(例如:聚醚二醇化合物與碳酸化合物之莫耳比、縮合反應之溫度、觸媒用量,及/或其他條件),也有助於副產物之移除,且降低其對於縮合反應之干擾,而確保所製得之聚碳酸酯化合物具有特定之分子量,且含有特定含量之-COO-基團。在一些具體例中,聚醚二醇化合物與碳酸化合物之莫耳比
可例如為1:0.2至1:4.0,且較佳為1:0.5至1:3.0;縮合反應之溫度可例如為120℃至220℃,且較佳為140℃至200℃;觸媒用量可例如為10ppm至10000ppm,較佳為10ppm至1000ppm。當聚醚二醇化合物與碳酸化合物之莫耳比、縮合反應之溫度,及/或觸媒用量為前述之範圍時,碳酸化合物之副產物可有效被移除,而確保碳酸化合物與聚醚二醇化合物間之反應性,進而提升本發明聚碳酸酯化合物之產率。在其他實施例中,副產物之移除亦可藉由其他方式來達成,惟須注意的是,反應所得之聚碳酸酯化合物須具有特定之分子量,且含有特定量之-COO-基團。
在一些實施例中,於進行縮合反應時,相應之觸媒係添加至反應器中,以增進反應效率。在一些具體例中,觸媒可包含但不限於鋰、鈉、鉀、銣、銫、鎂、鈣、鍶、鋇、鈦、鈷、鎳、鋅、鍺、砷、鋯、鋁、錫、鉛、銻、鈰等金屬元素;前述金屬元素之金屬氧化物、金屬氫氧化物、金屬鹽、金屬烷氧化物或金屬有機化物;其他適當之觸媒材料;或上述觸媒之任意混合。觸媒用量對原料總用量為10ppm至10000ppm,且較佳為10ppm至1000ppm。
於本發明之聚碳酸酯化合物中,基於聚醚二醇化合物之選用,聚碳酸酯化合物可具有不同含量之-COO-基團。舉例而言,當使用前述式(II)所示之聚醚二醇化合物,且其數目平均分子量為100g/mole至1000g/mole時,
所形成之100重量百分比的聚碳酸酯化合物(如下式(I-1)所示)具有3重量百分比至30重量百分比的-COO-基團。
於式(I-1)中,R1、R2、R3、n1、n2與m之定義分別如前所述,在此不另贅述。
於所製得之聚碳酸酯化合物中,藉由-COO-基團之導入,其可對聚碳酸酯化合物之聚合物鏈段形成類似於中斷之效果,而使聚碳酸酯化合物雖具有較高之分子量,惟仍可保持為液態,而提升其操作性,且有助於製得兼具柔韌性與延伸性之聚氨酯。據此,若聚碳酸酯化合物中-COO-基團的含量不為本發明前述之範圍時,過少之-COO-基團將降低前述之中斷效果,而無法使後續形成之聚氨酯具有柔韌性質;過多之-COO-雖可大幅提升前述之中斷效果,惟聚碳酸酯化合物之聚合物鏈段亦隨之縮短,而降低所形成之聚氨酯的延伸性與機械強度,故難以滿足應用需求。可理解的,前述聚合物鏈段之中斷係指聚合物鏈段之重複單元的中斷,而非指共價鍵實質的斷鍵。換言之,所形成之聚碳酸酯化合物的每一個高分子鏈可由數個低分子量的聚合物鏈段所形成,且此些聚合物鏈段之間係藉由-COO-基團共價鍵結。
在一些應用例中,本發明藉由導入-COO-基團至聚碳酸酯化合物中,而使-COO-基團共價鍵結於聚合物鏈
段之間,進而提升液態聚碳酸酯化合物之分子量,並使其具有較佳之柔韌性。其次,利用此具有特定-COO-基團含量之液態聚碳酸酯化合物來製備聚氨酯時,所得之聚氨酯除具有較高之分子量外,其亦可兼具較佳之柔韌性、延伸性與均勻性。另外,藉由調整縮合反應之條件與反應器之參數,縮合反應中碳酸化合物所形成之副產物可有效被移除,而有助於維持碳酸化合物與聚醚二醇化合物間之反應性,進而可提升具有特定分子量與特定含量之-COO-基團的液態聚碳酸酯化合物之產率。
以下利用實施例以說明本發明之應用,然其並非用以限定本發明,任何熟習此技藝者,在不脫離本發明之精神和範圍內,當可作各種之更動與潤飾。
製備聚碳酸酯化合物
實施例1至實施例3
實施例1
在具有攪拌機、溫度計與氮氣導入管的2L不鏽鋼反應器中,投入1000g的烷基聚醚二醇(數目平均分子量為200g/mol)、990g的碳酸二甲酯和1g的四丁氧基鈦觸媒。進行氮氣置換後,於攪拌下將反應器內溫度升至185℃,以進行縮合反應。首先,於2900torr至3700torr之壓力反應10小時,接著壓力降低至50torr至200torr,並持續反應4小時後,將反應器內溫度降至室溫,即可得到實施例1之聚碳酸酯化合物(PCDO-1,黏稠液
體),且其羥基值為58.6mgKOH/g,-COO-基團含量約為17%。
為進一步確認本發明之聚碳酸酯化合物可與聚醚二醇化合物均勻混合,並與異氰酸酯官能基之有機化合物反應形成聚氨酯,實施例1所製得之聚碳酸酯化合物係以1:9至9:1之混合比例,於80℃下與PTMEG、PEG與PPG等聚醚二醇化合物混合,並在持溫混合8小時後,以目視之方式觀察其外觀變化,且其結果如下表所示,其中「◎」代表混合液係均勻混合,「○」代表混合液係些微混濁,「×」代表混合液係分層的,而「△」代表混合液之外觀狀態係界於些微混濁(○)與分層(×)之間。
另外,以市售商品(UBE Corporation公司製作,且型號為UH200之聚碳酸酯化合物)進行相同之試驗,其與PTMEG1000或PTMEG2000的混合液均係分層的,而不具有良好之混合性。
據此,本發明之聚碳酸酯化合物可與聚醚二醇化合物良好地混合,而可進一步反應形成聚氨酯。
實施例2
在具有攪拌機、溫度計與氮氣導入管的2L不鏽鋼反應器中,投入1000g的聚氧丙烯醚二醇(數目平均分子量為400g/mol)、135g的碳酸二甲酯和0.6g的四丁氧基鈦觸媒。進行氮氣置換後,於攪拌下將反應器內溫度升至160℃,以進行縮合反應。首先,於2900torr至3700torr之壓力反應7小時,接著壓力降低至50torr至200torr,並持續反應5小時後,將反應器內溫度降至室溫,即可得到實施例2之聚碳酸酯化合物(PCDO-2,黏稠液體),且其羥基值為106.9mgKOH/g,-COO-基團含量約為6%。
實施例3
在具有攪拌機、溫度計與氮氣導入管的3L不鏽鋼反應器中,投入1000g的甲基丙二醇聚醚(數目平均分子量為130g/mol)、1400g的碳酸二甲酯和0.9g的四丁氧基鈦觸媒。進行氮氣置換後,於攪拌下將反應器內溫度升至175℃,以進行縮合反應。首先,於2900torr至3700torr之壓力反應10小時,接著壓力降低至50torr至200torr,並持續反應6小時後,將反應器內溫度降至室溫,即可得到實施例3之聚碳酸酯化合物(PCDO-3,黏稠液體),且其羥基值為28.5mgKOH/g,-COO-基團含量約為27%。
實施例2和實施例3所得之聚碳酸酯化合物與特定之聚醚二醇化合物亦可良好地混合,而有助於兩者間之反應的進行,故可進一步反應形成兼具較柔韌的機械性質
與較佳之延伸性和均勻性的聚氨酯。
據此,本發明之液態聚碳酸酯化合物係藉由對聚醚二醇化合物與碳酸化合物進行縮合反應,而可將碳酸化合物所衍生之-COO-基團共價鍵結於聚醚二醇化合物所衍生的聚合物鏈段之間,以使其具有特定含量之-COO-基團,而使所製得之液態聚碳酸酯化合物具有較高之分子量與較柔韌之機械性質。其中,由於-COO-基團之導入,反應所得之聚碳酸酯化合物可為液態化合物,故具有較佳之操作性。再者,本發明之液態聚碳酸酯化合物可進一步反應製得聚氨酯,且聚氨酯具有較柔韌的機械性質與較佳之延伸性和均勻性,故可滿足應用需求。另外,藉由控制縮合反應之條件與反應器之參數,碳酸化合物於進行縮合反應時所產生之副產物可有效被移除,而可避免副產物對於碳酸化合物的損耗,進而有助於維持碳酸化合物與聚醚二醇化合物間之反應性,故可提升本發明兼具柔韌性與延伸性之液態聚碳酸酯化合物的產率。
雖然本發明已以實施方式揭露如上,然其並非用以限定本發明,在本發明所屬技術領域中任何具有通常知識者,在不脫離本發明之精神和範圍內,當可作各種之更動與潤飾,因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
Claims (8)
- 一種液態聚碳酸酯化合物的製作方法,包含:添加碳酸化合物與如下式(II)所示之聚醚二醇化合物至一反應器中,其中該反應器排除一精餾單元;
- 如請求項1所述之液態聚碳酸酯化合物的製作方法,其中該液態聚碳酸酯化合物之一分子量為700g/mole至5000g/mole。
- 如請求項1所述之液態聚碳酸酯化合物的製作方法,其中該縮合反應包含:進行一第一階段反應,其中進行該第一階段反應時,該反應器之該壓力為800torr至6000torr;以及於進行該第一階段反應後,進行一第二階段反應,其中進行該第二階段反應時,該反應器之該壓力係小於760torr。
- 如請求項3所述之液態聚碳酸酯化合物的製作方法,其中進行該第一階段反應時,該反應器之該壓力為1000torr至5000torr,且進行該第二階段反應時,該反應器之該壓力係小於400torr。
- 如請求項1所述之液態聚碳酸酯化合物的製作方法,其中該縮合反應包含:進行一第一階段反應;以及當該第一階段反應之一產物具有一設定分子量時,進行一減壓操作,以進行一第二階段反應。
- 如請求項5所述之液態聚碳酸酯化合物的製作方法,其中該液態聚碳酸酯化合物之一分子量與該產物之該設定分子量之一比例為1:0.1至1:0.6。
- 如請求項1所述之液態聚碳酸酯化合物的製作方法,其中該聚醚二醇化合物與該碳酸化合物之一莫耳比為1:0.2至1:4.0。
- 一種聚氨酯,利用一液態聚碳酸酯化合物所形成,其中該液態聚碳酸酯化合物係藉由如請求項1至7中之任一項所述之製作方法所製得。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202311224441.5A CN117757054A (zh) | 2022-09-23 | 2023-09-21 | 液态聚碳酸酯化合物与其制作方法及聚氨酯 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
TWI837844B true TWI837844B (zh) | 2024-04-01 |
TW202413473A TW202413473A (zh) | 2024-04-01 |
Family
ID=
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106750233A (zh) | 2017-01-16 | 2017-05-31 | 美瑞新材料股份有限公司 | 一种聚碳酸酯‑醚多元醇的制备工艺及耐油耐低温的聚氨酯弹性体 |
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106750233A (zh) | 2017-01-16 | 2017-05-31 | 美瑞新材料股份有限公司 | 一种聚碳酸酯‑醚多元醇的制备工艺及耐油耐低温的聚氨酯弹性体 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN104769008B (zh) | 制备聚醚碳酸酯多元醇的方法 | |
KR20040030910A (ko) | 이중 시안화금속 촉매작용으로 제조된 지방족폴리카르보네이트 단일중합체 및 공중합체 | |
US6384178B2 (en) | Process for the preparation of polycarbonate diols with a high molecular weight | |
JPS61218617A (ja) | ポリオキシペルフルオロアルキレンのブロツクを含むフツ化ポリウレタン及びその製造方法 | |
WO1995027749A1 (fr) | Procede de production de polycarbonate a terminaison hydroxyle | |
JP2008505230A (ja) | 末端二級ヒドロキシル基を含有するオリゴカーボネートポリオール | |
CN114149576A (zh) | 一种含氟聚碳酸酯二醇及其制备方法 | |
JP4734696B2 (ja) | ポリカーボネートジオール共重合体及びその製造法 | |
JP2558165B2 (ja) | 不飽和末端基を有する高分子量ポリアルキレンオキシドの製造方法 | |
TWI837844B (zh) | 液態聚碳酸酯化合物的製作方法及聚氨酯 | |
JPH107788A (ja) | ポリカーボネートコポリエーテルポリオールの製造法 | |
JPH0525264A (ja) | 反応性安定化ポリオール | |
JP3985264B2 (ja) | 高官能ポリカーボネートポリオールの製造方法 | |
CN107987268A (zh) | 一种使用双催化剂生产聚碳酸酯多元醇的合成方法 | |
TW202413473A (zh) | 液態聚碳酸酯化合物與其製作方法及聚氨酯 | |
CN117757054A (zh) | 液态聚碳酸酯化合物与其制作方法及聚氨酯 | |
TW202413483A (zh) | 聚碳酸酯化合物與其製作方法 | |
TWI648304B (zh) | Method for producing lactone polymer | |
JP4126523B2 (ja) | 低分子量エピハロヒドリン系重合体の製造方法 | |
JP5521213B2 (ja) | 塩素化ポリエーテル共重合体及びその製造方法 | |
JP2005325219A (ja) | ポリカーボネートジオール及びその製造方法 | |
JPS59152923A (ja) | ポリオキシアルキレンジオ−ル−α,ω−ビスアリルポリカ−ボネ−トの製法 | |
WO2014073580A1 (ja) | 水酸基含有ポリエーテルの製造方法、加水分解性シリル基含有ポリエーテルの製造方法、およびウレタンプレポリマーの製造方法 | |
US20150299390A1 (en) | Polymers of [4-(methylether)-1,3-dioxolane-2-one of polyether polyol] | |
JP2020508390A5 (zh) |