Preparação de Poliéter de Baixa Insaturação - Óxido de Polipropileno Poliol

A preparação de poliéter polióis pode ser dividida em várias etapas, incluindo aquecimento e desidratação, ativação do catalisador e polimerização.

1. Processo de aquecimento e desidratação

   DMC (cianeto de metal duplo) e o iniciador (um poliol de molécula pequena ou um poliéter poliol de baixo peso molecular com um peso molecular em torno de 500) são adicionados ao reator. Depois de purgar várias vezes com nitrogênio, a mistura é aquecida até 105–120°C, e a água residual é removida sob pressão reduzida.

2. Processo de ativação do catalisador (indução)

   Adicione 1/10 a 2/10 da massa do iniciador em PO (óxido de propileno) à mistura desidratada de DMC e iniciador. A pressão no reator aumenta rapidamente. Após um período de tempo em 105–150°C, o DMC começa a ser ativado, causando uma rápida queda na pressão de vapor do PO. Quando a temperatura aumenta, indica que a indução está completa e o PO começa a polimerizar.

3. Processo de reação de polimerização

   O PO restante é adicionado ao reator para continuar a reação de polimerização, com a pressão interna mantida em 0–0,6MPa. Devido à alta atividade catalítica do DMC, o PO pode até ser introduzido a pressão próxima de zero. A temperatura da reação é mantida entre 105–150°C. Quando a pressão do PO no reator se estabiliza, significa que o PO reagiu totalmente e o reator é resfriado para descarregar o produto. As primeiras formulações de DMC tinham baixa atividade e exigiam apenas uma quantidade vestigial, resultando em períodos de indução mais longos e íons metálicos mais elevados no poliéter bruto, o que exigia purificação adicional através de métodos convencionais de produção de poliéter.

O aumento da pressão de reação inicial durante a síntese do poliéter poliol pode encurtar o período de indução, mas pode impactar negativamente as propriedades físicas do poliéter poliol resultante. Um método de introdução gradual de PO a baixa pressão durante a indução beneficia a qualidade do produto final. Além disso, aumentar adequadamente a temperatura de indução e adicionar PO lentamente a baixa pressão produz um poliéter poliol com propriedades mais desejáveis.

O tempo de indução diminui significativamente à medida que a quantidade de catalisador aumenta, com impacto mínimo nas propriedades do poliéter. Experimentos mostram que com uma concentração de catalisador de 70*10⁻⁶, uma pequena quantidade de gel se forma no poliéter poliol, à medida que a taxa de reação aumenta muito rapidamente sob alta pressão inicial, causando rápido crescimento da cadeia molecular sem transferência de cadeia suficiente. Reduzir a taxa de adição de PO melhora o resultado.

As experiências mostram que a condução da reacção de indução a uma temperatura mais baixa resulta num período de indução mais longo, numa viscosidade do poliéter ligeiramente mais elevada e numa distribuição de peso molecular mais ampla. À mesma pressão, uma temperatura mais baixa (abaixo 105°C) leva a mais PO na fase líquida, o que pode causar superaquecimento local assim que a reação for iniciada. A uma pressão inicial mais elevada (por exemplo, 0,25 MPa), a reação prossegue muito rapidamente, tornando difícil o controle na prática. Portanto, na produção, a temperatura inicial é controlada entre 130–145°C, e a pressão inicial é mantida tão baixa quanto possível.

Aumentar a pressão inicial do PO encurta o período de indução, mas reduz ligeiramente a qualidade do poliéter. Quando a pressão inicial excede 0,4 MPa, impurezas com peso molecular ultra-alto aparecem frequentemente no poliéter poliol. Isso ocorre porque os sítios catalíticos ativos dependem da ativação do PO durante a síntese do poliéter poliol. Quanto maior a pressão ou concentração de PO no reator, menor será o período de indução; entretanto, durante a indução, os sítios catalíticos ativos ainda não atingiram níveis máximos, tornando concentrações mais altas de PO a fonte de impurezas moleculares ultra-altas.