Preparación de poliéter de baja insaturación: poliol de óxido de polipropileno

La preparación de poliéter polioles se puede dividir en varias etapas, que incluyen calentamiento y deshidratación, activación del catalizador y polimerización.

1. Proceso de calentamiento y deshidratación

   Se añaden al reactor DMC (cianuro de doble metal) y el iniciador (ya sea un poliol de molécula pequeña o un poliéter poliol de bajo peso molecular con un peso molecular de alrededor de 500). Después de purgar con nitrógeno varias veces, la mezcla se calienta hasta 105–120°C, y se eliminan los restos de agua a presión reducida.

2. Proceso de activación (inducción) del catalizador

   Agregue 1/10 a 2/10 de la masa del iniciador en PO (óxido de propileno) a la mezcla deshidratada de DMC e iniciador. La presión en el reactor aumenta rápidamente. Después de un período de tiempo en 105–150°C, el DMC comienza a activarse, provocando una rápida caída en la presión de vapor del PO. Cuando la temperatura aumenta, indica que la inducción se completa y el PO comienza a polimerizar.

3. Proceso de reacción de polimerización

   El PO restante se añade al reactor para continuar la reacción de polimerización, manteniendo la presión interna a 0–0,6 MPa. Debido a la alta actividad catalítica del DMC, PO se puede introducir incluso a una presión cercana a cero. La temperatura de reacción se mantiene entre 105–150°C. Cuando la presión de PO en el reactor se estabiliza, significa que PO ha reaccionado completamente y el reactor se enfría para descargar el producto. Las primeras formulaciones de DMC tenían baja actividad y requerían solo una pequeña cantidad, lo que resultaba en períodos de inducción más largos y mayor cantidad de iones metálicos en el poliéter crudo, lo que requería una mayor purificación mediante métodos convencionales de producción de poliéter.

Aumentar la presión de reacción inicial durante la síntesis de poliéter poliol puede acortar el período de inducción pero puede afectar negativamente las propiedades físicas del poliéter poliol resultante. Un método de introducción gradual de PO a baja presión durante la inducción beneficia la calidad del producto final. Además, aumentar adecuadamente la temperatura de inducción y agregar PO lentamente a baja presión produce un poliéter poliol con propiedades más deseables.

El tiempo de inducción se acorta significativamente a medida que aumenta la cantidad de catalizador, con un impacto mínimo en las propiedades del poliéter. Los experimentos muestran que con una concentración de catalizador de 70*10⁻⁶, se forma una pequeña cantidad de gel en el poliéter poliol, ya que la velocidad de reacción aumenta demasiado rápidamente bajo una presión inicial alta, lo que provoca un rápido crecimiento de la cadena molecular sin una transferencia de cadena suficiente. Reducir la tasa de adición de PO mejora el resultado.

Los experimentos muestran que realizar la reacción de inducción a una temperatura más baja da como resultado un período de inducción más largo, una viscosidad del poliéter ligeramente mayor y una distribución de peso molecular más amplia. A la misma presión, una temperatura más baja (por debajo 105°C) conduce a más PO en fase líquida, lo que puede causar un sobrecalentamiento local una vez que se inicia la reacción. A una presión inicial más alta (por ejemplo, 0,25 MPa), la reacción avanza muy rápidamente, lo que dificulta su control en la práctica. Por lo tanto, en producción, la temperatura inicial se controla entre 130–145°C, y la presión inicial se mantiene lo más baja posible.

El aumento de la presión inicial de PO acorta el período de inducción pero reduce ligeramente la calidad del poliéter. Cuando la presión inicial supera los 0,4 MPa, a menudo aparecen impurezas con un peso molecular ultraalto en el poliéter poliol. Esto se debe a que los sitios catalíticos activos dependen de la activación de PO durante la síntesis de poliéter poliol. Cuanto mayor sea la presión o concentración de PO en el reactor, más corto será el período de inducción; sin embargo, durante la inducción, los sitios catalíticos activos aún no han alcanzado niveles máximos, lo que hace que las concentraciones más altas de PO sean la fuente de impurezas de peso molecular ultraalto.