Production de polyols de polyester - Méthode de fusion sous vide

Présentation du processus

Les quantités mesurées d'acide dicarboxylique et de diol sont ajoutées à une cuve de réaction et chauffées sous atmosphère d'azote. La réaction commence à 140–160°C, produisant des polyols de polyester de faible poids moléculaire et de l'eau sous-produite. L'eau est progressivement distillée à travers une colonne de distillation. Au fur et à mesure que l’eau est retirée, la température dans la bouilloire augmente progressivement. À 170–230°C, la pression du vide est progressivement réduite jusqu'à environ 500 Pa, évaporant les diols en excès et de petites quantités de sous-produits (polyesters de faible poids moléculaire, aldéhydes et cétones) ainsi que l'eau résiduelle.

En Chine, les polyester-polyols destinés aux résines polyuréthanes sont généralement produits à l'aide de la méthode de fusion sous vide, qui convient aux petits et moyens fabricants. Cette méthode implique un faible investissement en équipement, prend en charge des échelles de production plus petites et s’adapte à une variété de produits. Les fabricants utilisant des polyester-polyols peuvent les produire en interne afin de réduire les coûts des produits.

Équipement

La méthode de fusion sous vide utilise un équipement comprenant une bouilloire de réaction (chauffée par de l'huile thermique ou de l'électricité), un agitateur à garniture mécanique, une colonne de distillation, un condenseur, un réservoir d'eau, un réservoir tampon et une pompe à vide. Pour éviter toute contamination par des métaux traces dans les polyester-polyols, les matériaux de l'équipement doivent avoir une résistance élevée à la corrosion des milieux réactionnels acides et des distillats. Les équipements clés sont généralement fabriqués en acier inoxydable.

Procédure de fonctionnement

La configuration initiale:

Ajouter l’acide dicarboxylique dans la bouilloire de réaction, suivi du diol.

Fixez le bouchon d'alimentation et faites chauffer le mélange.

Une fois les matériaux réactionnels fondus, démarrez l’agitateur et ajoutez une quantité appropriée de catalyseur.

Introduire de l’azote gazeux. Lorsque la température de la bouilloire atteint environ 150°C, l'eau commence à s'écouler.

Élimination de l'eau:

Maintenir la température supérieure de la colonne de distillation à 100–102°C.

Continuez à chauffer la bouilloire de réaction jusqu'à ce que la température atteigne environ 220°C. À ce stade, la quantité d’eau distillée correspond généralement au rendement théorique.

En fonction de la taille de la cuve de réaction, du diamètre des tuyaux et de l'efficacité de la distillation, l'élimination de l'eau prend 5–12 heures.x

Après l'élimination de l'eau:

Maintenir la température de la bouilloire pendant 2 heures avant d'arrêter le flux d'azote.

Échantillonner et analyser l'indice d'acide (généralement 20–30mg KOH/g).

Application sous vide:

Commencez l'extraction sous vide par étapes, en augmentant progressivement la pression du vide.:

-0,02 MPa pendant 0,5 heure.

-0,04 MPa pendant 1 heure.

-0,06 MPa pendant 1 heure.

-0,08 MPa pendant 1 heure.

Échantillonnez et analysez les valeurs d’acide et d’hydroxyle.

Polymérisation sous vide poussé:

Augmentez le vide entre -0,099 et -0,1 MPa tout en maintenant la température de la bouilloire à 220–230°C.

En fonction du poids moléculaire requis des polyester-polyols, la polymérisation sous vide poussé dure 2–6 heures.

Durant cette phase, le poids moléculaire du polyester augmente rapidement. Surveiller les valeurs d'acide et d'hydroxyle en continu jusqu'à ce que les valeurs cibles soient atteintes, puis évacuer le produit.

Utilisation du catalyseur

L'ajout d'un catalyseur peut raccourcir le temps de réaction de polycondensation, facilitant ainsi la production industrielle. Cependant, les catalyseurs sont difficiles à éliminer du polyester, ce qui pourrait nuire aux réactions ultérieures du polyuréthane. Le catalyseur doit être utilisé avec parcimonie pour minimiser ces effets. Le trioxyde d'antimoine et les composés organiques du titane sont couramment utilisés comme catalyseurs de condensation.

Ajustements des ratios d’alimentation

Pendant les étapes d'élimination de l'eau atmosphérique et sous vide, une petite quantité de diol peut s'évaporer avec l'eau ou être distillée pendant l'étape sous vide. Par conséquent, lors du calcul des ratios d’alimentation, un excès approprié de diol doit être ajouté en fonction de la cuve de réaction et des paramètres du processus.