Producción de polioles de poliéster: método de fusión al vacío

Vista general del proceso

Las cantidades medidas de ácido dicarboxílico y diol se añaden a un recipiente de reacción y se calientan bajo una atmósfera de nitrógeno. La reacción comienza en 140–160°C, produciendo poliésterpolioles de bajo peso molecular y agua como subproducto. El agua se destila gradualmente a través de una columna de destilación. A medida que se retira el agua, la temperatura en el hervidor aumenta gradualmente. En 170–230°C, la presión de vacío se reduce progresivamente hasta aproximadamente 500 Pa, evaporando el exceso de dioles y pequeñas cantidades de subproductos (poliésteres de bajo peso molecular, aldehídos y cetonas) junto con el agua residual.

En China, los polioles de poliéster para resinas de poliuretano se suelen producir mediante el método de fusión al vacío, que es adecuado para fabricantes de pequeña y mediana escala. Este método implica una baja inversión en equipos, admite escalas de producción más pequeñas y se adapta a una variedad de productos. Los fabricantes que utilizan polioles de poliéster pueden producirlos internamente para reducir los costos del producto.

Equipo

El método de fusión al vacío emplea equipos que incluyen una caldera de reacción (calentada por aceite térmico o electricidad), un agitador de sello mecánico, una columna de destilación, un condensador, un receptor de agua, un tanque intermedio y una bomba de vacío. Para evitar la contaminación por trazas de metales en los polioles de poliéster, los materiales del equipo deben tener una alta resistencia a la corrosión de los destilados y los medios de reacción ácidos. Los equipos clave suelen estar hechos de acero inoxidable.

Procedimiento de operación

Configuración inicial:

Añadir el ácido dicarboxílico al recipiente de reacción, seguido del diol.

Asegure la tapa de alimentación y caliente la mezcla.

Una vez que los materiales de reacción se hayan derretido, encienda el agitador y agregue una cantidad adecuada de catalizador.

Introduzca gas nitrógeno. Cuando la temperatura del hervidor alcance aproximadamente 150°C, el agua comienza a destilarse.

Eliminación de agua:

Mantener la temperatura superior de la columna de destilación a 100–102°C.

Continúe calentando el recipiente de reacción hasta que la temperatura alcance aproximadamente 220°C. En este punto, la cantidad de agua destilada normalmente coincide con el rendimiento teórico.

Dependiendo del tamaño del recipiente de reacción, los diámetros de las tuberías y la eficiencia de la destilación, la eliminación del agua requiere 5–12 horas.x

Eliminación posterior al agua:

Mantenga la temperatura del hervidor durante 2 horas antes de detener el flujo de nitrógeno.

Tomar muestras y analizar el índice de acidez (normalmente 20–30 mg de KOH/g).

Aplicación de vacío:

Comience la extracción de vacío paso a paso, aumentando gradualmente la presión de vacío.:

-0,02 MPa durante 0,5 horas.

-0,04 MPa durante 1 hora.

-0,06 MPa durante 1 hora.

-0,08 MPa durante 1 hora.

Tomar muestras y analizar los valores de ácido e hidroxilo.

Polimerización al alto vacío:

Aumente el vacío de -0,099 a -0,1 MPa mientras mantiene la temperatura del hervidor en 220–230°C.

Dependiendo del peso molecular requerido de los poliésterpolioles, la polimerización en alto vacío dura 2–6 horas.

Durante esta fase, el peso molecular del poliéster aumenta rápidamente. Monitoree los valores de ácido e hidroxilo continuamente hasta que se alcancen los valores objetivo y luego descargue el producto.

Uso de catalizador

Agregar un catalizador puede acortar el tiempo de reacción de policondensación, facilitando la producción industrial. Sin embargo, es difícil eliminar los catalizadores del poliéster, lo que puede afectar negativamente a las reacciones posteriores del poliuretano. El catalizador debe usarse con moderación para minimizar estos efectos. Como catalizadores de condensación se utilizan comúnmente trióxido de antimonio y compuestos orgánicos de titanio.

Ajustes en las proporciones de alimentación

Durante las etapas de eliminación de agua tanto atmosférica como al vacío, una pequeña cantidad de diol puede evaporarse con el agua o destilarse durante la etapa de vacío. Por lo tanto, al calcular las proporciones de alimentación, se debe agregar un exceso apropiado de diol según el recipiente de reacción y los parámetros del proceso.