1. 研究目的与意义
随着石油消耗量增加，人类而临着石油资源的日益短缺和原油价格的不断上涨，用可再生资源生产生物材料化工原料和燃料越来越吸引人们的重视。天然酚是可再生原料，将含羟基的天然酚作为多元醇制备的聚氨酯完全符合环境保护的要求，天然酚具有亲水性，用天然酚聚醚多元醇制备的聚氨酯具有良好的化学和物理性能，特别是有更好的耐水解性和热稳定性而且还有优良的阻燃性能。这使天然酚聚醚多元醇及其聚氨酯材料得到了迅速的发展。多元醇是制造聚氨酯泡沫塑料的主要原料之一，聚氨酯泡沫塑料也是现代新型材料中发展较快的品种之一，在世界新型合成材料中仅次于聚烯烃、聚氯乙烯和聚苯乙烯居世界第四位。 硬质聚氨酯泡沫塑料在聚氨酯工业中占有相当大的比例，约占30%硬质聚氨酯泡沫塑料制品用量最大的领域是绝热保温领域，其用量要占硬质聚氨酯泡沫的50%以上。虽然聚氨酯材料在众多领域应用广泛,但在耐热、阻燃、力学性能方面还不能完全令人满意。现代高分子材料工业是在石油化学工业的基础上发展起来的，随着化石资源的日益枯竭，寻求高效、廉价、可再生的替代原料制备绿色高分子材料已经成为当务之急。随着国际市场原油价格猛涨，而转基因技术使植物油价格下降，质量更加稳定，因此，大力发展天然酚基聚合物极为必要。生物质材料是一个很好的选择，这类材料在自然界中资源丰富，价格低廉、可再生、可自然分解、产物完全无毒。苯环的引入使产品具有优异的耐热、阻燃和力学性能，而叔胺基使其具有一定的自催化性，在发泡配方中可以不用或少用催化剂。还有就是：(1)石化资源储量日益减少，石化产品价格持续上涨；(2)石油基聚氨酯材料稳定性高，在自然状态下难以分解；(3)由生物基聚醚多元醇合成的聚氨酯具有生物可降解性。因此，无论从行业可持续发展的角度, 还是从环境保护角度，天然酚聚醚多元醇的开发都具有重要意义。
2. 国内外研究现状分析
由于天然可分解多元醇的耐热、阻燃和力学性能有重大提升,而叔胺基使其具有一定的自催化性，因此用天然酚合成聚氨酯已成为国际知名研究机构和大公司竞争的热点研发课题。目前在国外的聚氨酯产品中应用较广泛。比较有影响的跨国公司有美国陶氏化学公司、壳牌化学公司、巴斯夫公司、奥林公司、莫贝公司、联碳公司、日本旭硝子-奥林公司、三井东压公司、三洋化成公司、武田药品公司、韩国多元醇公司等多家公司对天然酚多元醇在涂料、模塑材料、环氧树脂和固化剂改性、胶粘剂，聚酰胺改性等领域中的应用进行了研究。陶氏化学聚氨酯公司推出新一代多元醇Voranol Voractiv可以较高的提高泡沫的生产度并大大减小了过程中废物，将胺催化剂直接嫁接到多元醇内，略去了加入催化剂的环节，可以使表层边缘较薄，边缘平滑，泡沫密度改进，而且使整个泡沫板硬度分布均匀，而且新一代多元醇得到了广泛的运用。高桥石化聚氨酯公司研发了一种低不饱和度多元醇，该多元醇通过加入质子酸和惰性气体鼓泡相结合，可以提高催化剂的活化效率，大大缩减生产周期，降低能耗，成品中的催化剂含量极低，无需后处理直接用于聚氨酯的生产，减少的三废的排放，无废渣的排放。运用范围非常广泛.杜邦公司成功研发了一种可以从可再生原料中制取新聚合物，使用可再生材料代替石油基成分和成品，而且不降低成品的功能，商品名为Cerenol的多元醇是杜邦公司以1,3-丙二醇生产的第一类产品，这种新材料有很多用途，包括个人护理，功能流体和高性能弹性体。我国在这方面的研究起步较晚，尚未形成规模化工业生产，有待进一步研发。
3. 研究的基本内容与计划
本次毕业设计是研究聚醚多元醇的合成，选用甲醛，二乙醇胺，天然酚，丙烯为主要原料，综合考虑溶剂、温度、压力、催化剂的选择及用量等对合成产物性能的影响，并结合合成工艺设计出一条最佳的合成路线。实验计划：第一阶段：实验准备1. 查阅资料，对聚醚多元醇有一定的了解；2. 购买实验仪器和试剂。第二阶段：合成实验第一部分:1. 二乙醇胺、甲醛和天然酚合成中间体，考察改变滴加时间对产物性能的影响；2. 二乙醇胺、甲醛和天然酚合成中间体，考察改变反应温度对产物性能的影响；3. 二乙醇胺、甲醛和天然酚合成中间体，考察改变加料次数对产物性能的影响；4. 二乙醇胺、甲醛和天然酚合成中间体，考察改变物料比对产物性能的影响；第二部分:1. 用环氧丙烷和第一部分合成的中间体通过阴离子开环聚合合成具有苯环结构的聚醚多元醇，考察改变反应温度对产物性能的影响；2. 用环氧丙烷和第一部分合成的中间体通过阴离子开环聚合合成具有苯环结构的聚醚多元醇，考察反应不同时间下对产物得率的影响；3. 用环氧丙烷和第一部分合成的中间体通过阴离子开环聚合合成具有苯环结构的聚醚多元醇，考察改变物料比对产物性能的影响；4. 用环氧丙烷和第一部分合成的中间体通过阴离子开环聚合合成具有苯环结构的聚醚多元醇，考察改变加料次数对产物性能的影响。第三阶段：实验总结与书写论文1. 综合考虑实验过程中的各项影响因素，得出最佳合成路线；2. 书写毕业论文。
4. 研究创新点
多元醇分子的羟基与多异氰酸酯分子的异氰酸酯基反应生成氨基甲酸酯。聚氨酯应用广泛，但是通常使用的多元醇制备聚氨酯材料在耐热，阻燃，力学性能方面还不能完全令人满意。苯环的引入使产品具有优异的耐热，阻燃和力学性能，而叔胺基石使其具有一定的自催化性，在发泡配方中可以不用或者少用催化剂。另外减少或不用阻燃剂也有利于保持材料的力学性能。本课题以天然酚，甲醛和二乙醇胺为原料，利用mannich反应和阴离子聚合合成了含有苯环和叔胺基天然酚聚醚多元醇。此类多元醇与MDI接触时形成带有苯环的氨脂键，而且支链上含有叔胺基加快了反应速度，减少了阻燃剂和催化剂的使用，极大的节约了生产成本。
