Cálculo em Síntese de Poliéter Poliol

Os poliéter polióis são sintetizados usando iniciadores e óxidos de alquileno como matérias-primas primárias. A síntese pode usar iniciadores simples ou mistos e pode envolver um único óxido de alquileno como o óxido de propileno (PO) ou uma mistura de óxidos de alquileno. A seguir é apresentada uma breve visão geral dos cálculos relacionados às proporções de matéria-prima e aos parâmetros estruturais básicos dos poliéteres.

1. Exemplos de cálculo

1.1 Cálculo da Formulação de Poliéter de Iniciador Único

Exemplo 1: Produção de poliéter poliol de espuma dura utilizando óxido de propileno (PO) e etilenodiamina (EDA) como matérias-primas. Dada uma proporção molar necessária de EDA = 1:6 e uma produção em lote de 2.000 kg, calcule as quantidades de entrada de PO e EDA, o peso molecular do produto poliéter e o valor teórico de hidroxila.

Cálculo:

Razão de massa de EDA para PO:

m(EDA):m(PO)=(1×60.1):(6×58.1)=1:5.80

Quantidade de entrada EDA:
Quantidade de entrada EDA=2.000/(1+5,8)=294 kg

Quantidade de entrada PO:
Quantidade de entrada PO=294x5,80=1706(kg)

Peso molecular teórico do poliéter:
60.1+58.1x6=409

Valor teórico de hidroxila:
(4x56100)/409=549(mgKOH/g)

"Valor K":
"Valor K"=moles de PO/f=64=1.5

Exemplo 2: Um poliéter de espuma macia é produzido usando glicerol como iniciador, copolimerizado com PO e uma pequena quantidade de óxido de etileno (EO), com um peso molecular de produto projetado de 3.000 e uma fração de massa de EO de 10%. Dada uma produção em lote de 10 toneladas, calcule o valor hidroxila do poliéter, as quantidades de entrada de matérias-primas e as proporções molares dos materiais.

A funcionalidade teórica para o iniciador de glicerol é 3.

Valor hidroxila do poliéter:
=(56100x3)/3000=56,1(mgKOH/g)

Quantidade de entrada de glicerol:
(92,1/3000)x10000=307(kg)

Fração de massa de glicerol:
307/10000=3.07(%)

Quantidade de entrada PO:
10.000x(1-10%-3,07%)=8.693(kg)

Quantidade de entrada de EO:
10.000 x 10% = 1.000 (kg)

Razões molares de glicerol:PO:EO:
(307/92.1):(8693/58.1):(1000/44.1)=1:44.9:6.8

1.2 Sistema Iniciador Misto

Exemplo 3: Um poliéter de espuma dura utiliza um sistema iniciador misto que consiste em toluenodiamina (TDA) e trietanolamina (TEA), copolimerizado com PO e EO. Dada uma proporção de massa dos iniciadores m(TDA)

(TEA) = 2:1, uma proporção de massa de iniciador misto para monômero misto de 1:3 e uma fração de massa de EO w(EO) = 3,67%, calcule a funcionalidade aparente e o peso molecular aparente do iniciador misto, a entrada quantidades de cada componente, o peso molecular do produto e o valor de hidroxila (com produção em lote de 16.800 kg).

Cálculo:

Razão molar (fração molar) de TDA para TEA:
n(TDA):n(TEA)=(2/122,2):(1/149,2)=0,71:0.29

Funcionalidade aparente do iniciador misto:
F=4x0.71+3x0.29-3.71

Peso molecular aparente do iniciador misto:
M E =122.2x0.71+149.2x0.29-130

Quantidade total de entrada do iniciador misto:
16800X1/(1+3)=4200(kg)

Quantidade total de entrada de monômero:
16800X3/(1+3)=12600(kg)

Quantidade de entrada TDA:
m(TDA)=4200X2,(2+1)=2800(kg)

Quantidade de entrada de TEA:
m(TEA)=4200X1/(2+1)=1400(kg)

Quantidade de entrada de EO:
m(EO)=16800X3,67%-616(kg)

Quantidade de entrada PO:
m(PO)=12600-616=11984(kg)

Razões molares de iniciador misto para EO e PO:
n(iniciador misto):n(EO):n(PO)=(4200/130):(616/44):(11984/58)=1:0,433:6.39

Peso molecular do poliéter (M n ):

130+0.433x44+6.395x58=520

Valor hidroxila do produto:
3,71x56100/520 = 400,2 (mgKOH/g)