本技術(shù)屬于聚乳酸多元醇生產(chǎn)的，具體涉及一種用于降低聚乳酸多元醇酸值的裝置及方法。

背景技術(shù)：

1、聚酯多元醇是制備聚氨酯材料的主要原料，可用于制備聚氨酯彈性體、涂料、膠粘劑、橡膠、泡沫等材料?，F(xiàn)有的聚酯多元醇通常由二元酸與多元醇縮合而成。而二元酸與多元醇等原料基本來自于石油產(chǎn)品，隨著石油資源的日益消耗，利用可再生資源替代需要消耗石油資源的聚酯多元醇來生產(chǎn)聚氨酯材料越來越收到人們的重視。

2、聚乳酸多元醇是以微生物發(fā)酵產(chǎn)物乳酸為單體合成原料，其具有無毒無刺激性，良好的生物相容性和降解性等特性，是理想的樹脂添加劑、改性劑，可用來制備可生物降解聚氨酯材料，替代聚酯多元醇制備聚氨酯材料。然而傳統(tǒng)的聚乳酸多元醇通常由乳酸直接縮聚或通過丙交酯開環(huán)聚合制備而來。由于在縮聚或聚合過程中存在氧化和裂解等副反應(yīng)，由上述方法制備的聚乳酸多元醇中含有較多的端羧基聚乳酸，使得聚乳酸多元醇的酸值較高，從而降低聚乳酸多元醇的反應(yīng)性能。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本技術(shù)的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的缺點(diǎn)，提供一種用于降低聚乳酸多元醇酸值的裝置和方法。

2、第一方面，本技術(shù)提供的用于降低聚乳酸多元醇酸值的裝置包括反應(yīng)釜以及設(shè)置于所述反應(yīng)釜內(nèi)的分布裝置，所述分布裝置與反應(yīng)釜頂部的循環(huán)進(jìn)料口相連通，用于循環(huán)物料的分布，其中，所述分布裝置包括分配腔體以及與所述分配腔體側(cè)面相連通的n個(gè)繞絲篩管，其中，n≥2。

3、在一些實(shí)施方式中，所述繞絲篩管的縫隙為0.05mm-0.6mm，例如為0.07mm、0.09mm、0.1mm、0.13mm、0.15mm、0.17mm、0.19mm、0.2mm、0.23mm、0.25mm、0.27mm、0.29mm、0.3mm、0.33mm、0.35mm、0.37mm、0.39mm、0.4mm、0.43mm、0.45mm、0.47mm、0.49mm、0.5mm、0.55mm、0.57mm或它們之間的任意值?？刂评@絲篩管的縫隙過大時(shí)，回致流出的液柱過粗，從而導(dǎo)致與環(huán)氧化合物的接觸面積過小，影響降酸值的效率；控制繞絲篩管的縫隙縫過小時(shí)，會(huì)增加循環(huán)泵的壓力，導(dǎo)致循環(huán)困難或者循環(huán)流量過小，從而減少物料與環(huán)氧化合物的接觸面積，進(jìn)而影響降酸值的效率。

4、在一些實(shí)施方式中，所述繞絲篩管的縫隙為0.1mm-0.3mm。在一些實(shí)施方式中，所述繞絲篩管的縫隙為0.15-0.2mm。

5、在一些實(shí)施方式中，所述繞絲篩管的長(zhǎng)度為所述反應(yīng)釜內(nèi)徑的30％-50％，例如為31％、32％、33％、34％、35％、36％、37％、38％、39％、40％、41％、42％、43％、44％、45％、46％、47％、48％、49％或它們之間的任意值。在一些實(shí)施方式中，所述繞絲篩管的長(zhǎng)度為所述反應(yīng)釜內(nèi)徑的35％-45％。

6、在一些實(shí)施方式中，所述繞絲篩管的長(zhǎng)度為50mm-2000mm，例如為100mm、200mm、300mm、400mm、500mm、600mm、700mm、800mm、900mm、1000mm、1100mm、1200mm、1300mm、1400mm、1500mm、1600mm、1700mm、1800mm、1900mm或它們之間的任意值。

7、在一些實(shí)施方式中，所述繞絲篩管的外徑為20mm-50mm，例如為21mm、22mm、23mm、24mm、25mm、26mm、27mm、28mm、29mm、30mm、31mm、32mm、33mm、34mm、35mm、36mm、37mm、38mm、39mm、40mm、41mm、42mm、43mm、44mm、45mm、46mm、47mm、48mm、49mm或它們之間的任意值。在一些實(shí)施方式中，所述繞絲篩管的外徑為25mm-40mm。

8、在一些實(shí)施方式中，所述分配腔體選自圓柱形腔體。在一些實(shí)施方式中，所述分配腔體的直徑為所述反應(yīng)釜內(nèi)徑的5％-20％，例如為6％、7％、8％、9％、10％、11％、12％、13％、14％、15％、16％、17％、18％、19％或它們之間的任意值。在一些實(shí)施方式中，所述分配腔體的直徑為所述反應(yīng)釜內(nèi)徑的6％-15％。

9、在一些實(shí)施方式中，所述分配腔體的高度為所述反應(yīng)釜高度的5％-20％，例如為6％、7％、8％、9％、10％、11％、12％、13％、14％、15％、16％、17％、18％、19％或它們之間的任意值。在一些實(shí)施方式中，所述分配腔體的高度為所述反應(yīng)度高度的8％-15％。

10、在一些實(shí)施方式中，所述繞絲篩管等間距環(huán)形分布于所述分配腔體側(cè)面。在一些實(shí)施方式中，所述繞絲篩管登高等間距環(huán)形分布于所述分配腔體側(cè)面。

11、在一些實(shí)施方式中，2≤n≤15，例如為3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13或14。在一些實(shí)施方式中，5≤n≤10。

12、在一些實(shí)施方式中，所述分布裝置還包括進(jìn)料口，所述進(jìn)料口與反應(yīng)釜頂部的循環(huán)進(jìn)料口相連通。

13、在一些實(shí)施方式中，所述反應(yīng)釜的頂部還設(shè)置有聚乳酸多元醇加料口、環(huán)氧化合物加料口、惰性氣體入口和真空口。

14、在一些實(shí)施方式中，所述裝置還包括循環(huán)泵，所述循環(huán)泵的入口與所述反應(yīng)釜的底部通過管線相連通，所述循環(huán)泵的出口與反應(yīng)釜頂部的循環(huán)進(jìn)料口通過管線相連通，用于將反應(yīng)釜中的物料進(jìn)行循環(huán)。

15、在一些實(shí)施方式中，所述循環(huán)泵選自強(qiáng)制循環(huán)泵。在一些實(shí)施方式中，所述管線上設(shè)置有出料口。

16、在一些實(shí)施方式中，所述裝置還包括監(jiān)測(cè)控制單元，所述監(jiān)測(cè)控制單元包括壓力控制裝置和液位監(jiān)控裝置。

17、在一些實(shí)施方式中，所述分布裝置包括進(jìn)料口、分配盒(分配腔體)和繞絲篩管。

18、在一些實(shí)施方式中，所述裝置包括反應(yīng)釜、強(qiáng)制循環(huán)泵以及設(shè)置于所述反應(yīng)釜內(nèi)部的分布裝置，所述反應(yīng)釜頂部從左至右依次設(shè)有聚乳酸多元醇加料口、環(huán)氧化合物加料口、惰性氣體入口、循環(huán)口、真空口、壓力表；循環(huán)口末端連接有分布裝置，罐下部裝有液位計(jì)、循環(huán)泵出口同時(shí)接有出料口。

19、第二方面，本發(fā)明提供了一種降低聚乳酸多元醇酸值的方法，其包括使酸值大于或等于1.0mg?koh/g的聚乳酸多元醇與式i所示的環(huán)氧化合物在第一方面所述的裝置中進(jìn)行反應(yīng)

20、

21、式中，n為1、2或3，r選自氫或c1-c4烷基。

22、在一些實(shí)施方式中，所述方法包括以下步驟：

23、s1：在惰性氣體存在的條件下，聚乳酸多元醇和環(huán)氧化合物分別由聚乳酸多元醇加料口和環(huán)氧化合物加料口進(jìn)入反應(yīng)釜中，保持反應(yīng)釜密閉并在反應(yīng)釜中進(jìn)行預(yù)熱處理，得到預(yù)熱處理后的聚乳酸多元醇以及環(huán)氧化合物氣體；

24、s2：預(yù)熱處理后的聚乳酸多元醇通過循環(huán)泵循環(huán)后進(jìn)入分布裝置，經(jīng)由分布裝置分布后與所述環(huán)氧化合物氣體接觸反應(yīng)，得到反應(yīng)中間物。

25、在一些實(shí)施方式中，所述方法還包括步驟s3：當(dāng)步驟s2中的反應(yīng)中間物酸值小于或等于1.0mg?koh/g后，通過真空口將所述反應(yīng)中間物進(jìn)行脫揮處理。

26、在一些實(shí)施方式中，r選自甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、異丁基或叔丁基。

27、在一些實(shí)施方式中，所述環(huán)氧化合物選自環(huán)氧乙烷、1,2-環(huán)氧丙烷、1,3-環(huán)氧丙烷和四氫呋喃中的一種或多種。

28、在一些實(shí)施方式中，基于所述聚乳酸多元醇的質(zhì)量，所述環(huán)氧化合物的量占聚乳酸多元醇質(zhì)量的0.1％-20.0％，例如為0.2％、0.3％、0.4％、0.5％、0.6％、0.7％、0.8％、0.9％、1.0％、1.5％、2.0％、2.5％、3.0％、3.5％、4.0％、4.5％、5.0％、6.0％、7.0％、8.0％、9.0％、10.0％、13.0％、15.0％、17.0％或它們之間的任意值。

29、本技術(shù)中，聚乳酸多元醇選自聚乳酸多元醇或改性聚乳酸多元醇。

30、在一些實(shí)施方式中，所述聚乳酸多元醇的酸值為1.0-20mg?koh/g。

31、在一些實(shí)施方式中，步驟s1中，所述預(yù)熱處理的溫度為80℃-170℃，例如為90℃、100℃、110℃、120℃、130℃、140℃、150℃、160℃或它們之間的任意值。

32、在一些實(shí)施方式中，步驟s2中，所述反應(yīng)的溫度為80℃-170℃，例如為90℃、100℃、110℃、120℃、130℃、140℃、150℃、160℃或它們之間的任意值。在一些實(shí)施方式孩子，步驟s2中，所述反應(yīng)的時(shí)間為0.5h-8h，例如為1h、3h、5h或7h。

33、在一些實(shí)施方式中，步驟s3中，所述脫揮處理的溫度為100℃-180℃，例如為110℃、120℃、130℃、140℃、150℃、160℃、170℃或它們之間的任意值。在一些實(shí)施方式中，步驟s3中，所述脫揮處理的溫度為130℃-160℃。

34、在一些實(shí)施方式中，所述降低聚乳酸多元醇酸值的方法包括以下具體步驟：

35、(1)反應(yīng)釜由惰性氣體口通入的惰性氣體置換1-3次后，并保持惰性氣體微正壓。隨后通過聚乳酸多元醇加料口和環(huán)氧化合物加料口往反應(yīng)釜中加入聚乳酸多元醇和環(huán)氧化合物，保持反應(yīng)釜密閉狀態(tài)。待反應(yīng)釜升溫至80-170℃，保持釜內(nèi)正壓。

36、(2)打開底閥，并打開強(qiáng)制循環(huán)泵，使物料進(jìn)行循環(huán)后由循環(huán)進(jìn)料口進(jìn)入反應(yīng)釜并經(jīng)過分布裝置進(jìn)行重新分布，分布后的循環(huán)物料再與汽化的環(huán)氧化合物充分接觸后進(jìn)行反應(yīng)。反應(yīng)0.5-8h后取樣測(cè)試反應(yīng)釜中反應(yīng)產(chǎn)物的酸值，直到得到酸值小于等于1.0mg?koh/g。

37、(3)打開真空口并對(duì)反應(yīng)釜內(nèi)物料進(jìn)行脫揮，脫揮完成后由出料口排出反應(yīng)物

38、第三方面，本技術(shù)提供了一種采用第二方面所述的方法制備的低酸值聚乳酸多元醇。

39、在一些實(shí)施方式中，所述低酸值聚乳酸多元醇的酸值小于或等于1.0mg?koh/g。

40、在一些實(shí)施方式中，所述低酸值聚乳酸多元醇的數(shù)均分子量為300-20000，例如為1000、2000、5000、7000、10000、13000、15000或17000。

41、與現(xiàn)有技術(shù)相比本技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)：

42、(1)本技術(shù)提供的裝置能夠在惰性氣體條件下增大聚乳酸多元醇與環(huán)氧化合物的接觸面積、提高反應(yīng)速率，從而實(shí)現(xiàn)快速降低產(chǎn)品酸值，減少物料反應(yīng)時(shí)間、受熱更均勻。此外裝置內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，不易存料。

43、(2)本技術(shù)提供的方法克服了傳統(tǒng)聚乳酸多元醇產(chǎn)品酸值較高的難點(diǎn)，并且加入的環(huán)氧化合物沸點(diǎn)低、易去除、對(duì)產(chǎn)品的分子量影響較小。此外，本發(fā)明制備方法還具有工藝簡(jiǎn)單、生產(chǎn)成本低、操作便利，具有大規(guī)模生產(chǎn)的特點(diǎn)。