Procedimiento para la preparación de espumas rígidas de poliuretano.

Procedimiento para la producción de espumas rígidas de poliuretano mediante reacción de

a) poliisocianatos con

b) compuestos con al menos dos átomos de hidrógeno reactivos frente a isocianato en presencia de

c) agentes de expansión

,

caracterizado porque como compuestos con al menos dos átomos de hidrógeno reactivos frente a grupos isocianato

b) se usa una mezcla de

b1) un polieteralcohol con un índice de hidroxilo de 360 a 450 mg de KOH/g y una viscosidad a 25 ºC superior a 12000 mPa·s, que puede prepararse mediante adición de óxido de etileno y/o óxido de propileno a TDA, b2) un polieteralcohol con una funcionalidad de 5 a 7,5 y un índice de hidroxilo de 380 a 480 mg de KOH/g, que puede prepararse mediante adición de óxido de propileno a sorbitol y/o sacarosa,

b3) un polieteralcohol con una funcionalidad de 2 a 4 y un índice de hidroxilo de 140 a 250 mg de KOH/g, que puede prepararse mediante adición de óxido de etileno y óxido de propileno a TDA, o aminas distintas de TDA u óxido de propileno a alcoholes con funcionalidad 2, 3 ó 4, o derivados de aceite de ricino.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2005/010491.

Solicitante: BASF SE.

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: 67056 LUDWIGSHAFEN ALEMANIA.

Inventor/es: SEIFERT, HOLGER DR., DINSCH, STEFAN, KLASSEN,JOHANN, EMGE,ANDREAS, STELLING,CHRISTIAN.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > COMPUESTOS MACROMOLECULARES ORGANICOS; SU PREPARACION... > COMPUESTOS MACROMOLECULARES OBTENIDOS POR REACCIONES... > Productos poliméricos de isocianatos o isotiocianatos > C08G18/48 (Poliéteres)
  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > COMPUESTOS MACROMOLECULARES ORGANICOS; SU PREPARACION... > COMPUESTOS MACROMOLECULARES OBTENIDOS POR REACCIONES... > Productos poliméricos de isocianatos o isotiocianatos > C08G18/76 (aromáticos)
  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > COMPUESTOS MACROMOLECULARES ORGANICOS; SU PREPARACION... > PRODUCCION; PROCESOS GENERALES PARA FORMAR MEZCLAS;... > Producción de sustancias macromoleculares para producir... > C08J9/04 (utilizando gases de soplado generados por una adición previa de agente de soplado)

PDF original: ES-2540280_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Procedimiento para la preparación de espumas rígidas de poliuretano Es objeto de la invención un procedimiento para la producción de espumas rígidas de poliuretano mediante reacción de poliisocianatos con compuestos con al menos dos átomos de hidrógeno reactivos frente a grupos isocianato.

Las espumas rígidas de poliuretano son conocidas desde hace tiempo y se usan sobre todo para el aislamiento contra el calor y frío, por ejemplo, en equipos de refrigeración, en acumuladores de calor, en tubos de calefacción urbana o en construcción, por ejemplo, en elementos tipo sándwich. Una revisión al respecto sobre la producción y uso de espumas rígidas de poliuretano se encuentra, por ejemplo, en Kunststoff-Handbuch, tomo 7, Polyurethane 1ª edición 1966, publicado por Dr. R. Vieweg y Dr. A. Höchtlen, 2ª edición 1983, publicado por Dr. Günter Oertel, y 3ª edición 1993, publicado por Dr. Günter Oertel, editorial Carl Hanser, Munich, Viena.

Su producción se realiza en la mayoría de los casos mediante reacción de poliisocianatos con compuestos con al menos dos átomos de hidrógeno reactivos frente a grupos isocianato en presencia de catalizadores, agentes expansivos así como coadyuvantes y/o aditivos.

Un requerimiento esencial en las espumas rígidas es el acortamiento del tiempo de desmoldeo, sin que se den limitaciones en las propiedades mecánicas o de procesamiento. Además los productos de partida deberían presentar para la producción de espumas rígidas una buena solubilidad para el agente de expansión, de forma particular con uso de hidrocarburos como agentes expansivos, para conseguir espumas con una densidad lo más baja posible. En la práctica se ajustan las distintas propiedades de las espumas la mayoría de las veces con el uso de diversos polioles.

Se sabe que polioles con funcionalidad muy alta presentan una viscosidad muy alta, de modo que no se pueden usar en formulaciones que son procesables en los equipos de producción habituales.

Además se sabe que la solubilidad de hidrocarburos con uso de polieteralcoholes, que son iniciados con aminas, de forma particular con aminas aromáticas y preferiblemente con toluilendiamina (TDA) vicinal, muestra una solubilidad especialmente buena de agentes de expansión que contienen hidrocarburos. Con TDA vicinal se entiende los ortoisómeros del TDA.

Del documento EP 1 138 709 se sabe que se pueden producir espumas rígidas con una buena capacidad de flujo, si los compuestos con al menos dos átomos de hidrógeno reactivos frente a grupos isocianato contienen al menos un polieteralcohol con un índice de hidroxilo de 100 a 250 mg de KOH/g, que se preparó mediante adición de óxidos de alquileno a sustancias de partida con funcionalidad H con 2 a 4 átomos de hidrógeno activos, de forma particular glicoles, trimetilolpropano, glicerina, pentaeritritol o TDA.

Estos sistemas pueden no cumplir sin embargo todos los requerimientos de la técnica.

Fue objetivo de la invención proporcionar un procedimiento para la producción de espumas rígidas de poliuretano, que presenten un corto tiempo de desmoldeo, una viscosidad no demasiado alta del componente poliol que permita un procesamiento en la producción según el estado de la técnica y una alta solubilidad del agente de expansión para la regulación de bajas densidades aparentes en el componente.

El objetivo se pudo conseguir de forma sorprendente mediante el uso de una mezcla de un polieteralcohol iniciado con TDA con un índice de hidroxilo de 360 a 450 mg de KOH/g, un polieteralcohol iniciado con sacarosa y/o sorbitol con un índice de hidroxilo de 380 a 480 mg de KOH/g y un polieteralcohol con un índice de hidroxilo de 140 a 250 mg de KOH/g iniciado con alcoholes de funcionalidad 3 ó 4, aminas de funcionalidad 1 ó 2 o aminoalcoholes o aceite de ricino.

Es objeto de la invención en consecuencia un procedimiento para la producción de espumas rígidas de poliuretano mediante reacción de a) poliisocianatos con b) compuestos con al menos dos átomos de hidrógeno reactivos frente a isocianato en presencia de c) agentes de expansión,

caracterizado porque como compuestos con al menos dos átomos de hidrógeno reactivos frente a grupos isocianato b) se usa una mezcla de b1) un polieteralcohol con un índice de hidroxilo de 360 a 450 mg de KOH/g y una viscosidad a 25 ºC mayor de 12000 mPa·s, producido mediante adición de óxido de etileno y/o óxido de propileno a TDA,

b2) un polieteralcohol con una funcionalidad de 5 a 7, 5 y un índice de hidroxilo de 380 a 480 mg de KOH/g, que se puede producir mediante adición de óxido de propileno a sorbitol y/o sacarosa, preferiblemente sacarosa.

b3) un polieteralcohol con una funcionalidad de 2 a 4 y un índice de hidroxilo de 140 a 250 mg de KOH/g, que se puede producir por adición de óxido de etileno y óxido de propileno a TDA, o aminas distintas de TDA u óxido de propileno en alcoholes con funcionalidad 2, 3 ó 4, o derivados de aceite de ricino.

Preferiblemente se usan los polioles b1) en una cantidad de 10 a 50 % en peso, los polioles b2) en una cantidad de 25 a 80 % en peso y los polioles b3) en una cantidad de 10 a 25 % en peso, referido respectivamente a la suma de polioles b1) , b2) y b3) .

El poliol b1) se prepara mediante adición de óxido de etileno y/o óxido de propileno a TDA. Principalmente se pueden usar todos los isómeros de TDA. Preferiblemente se usa TDA con un contenido de al menos el 70 % en peso, con especial preferencia al menos el 80 % en peso y de forma particular al menos el 85 % en peso de TDA vicinal. Tales mezclas se dan en el procesamiento de TDA en la producción de TDI. Polieteralcoholes de TDA con el contenido descrito de TDA vicinal se caracterizan por una mejor solubilidad para agentes de expansión, de forma particular hidrocarburos como pentano.

Como se ha descrito, se pueden preparar polioles b1) tanto mediante adición exclusivamente de óxido de propileno como también mediante adición exclusivamente de óxido de etileno a TDA. Preferiblemente los polioles b1) contienen como máximo 25 % en peso, referido al peso del polieteralcohol, de óxido de etileno.

En la preparación de polieteralcoholes b1) se añade preferiblemente en primer lugar a la sustancia de partida óxido de etileno, preferiblemente en una cantidad de 5 a 25 % en peso, referido al peso del polieteralcohol. La adición del óxido de etileno puede realizarse preferiblemente también sin adición de un catalizador. Tras la adición del óxido de etileno se añade el óxido de propileno, dado el caso en mezcla con más óxido de etileno, preferiblemente con uso de un catalizador básico, de forma particular hidróxido de potasio. Tras finalizar la adición se procesa el polieteralcohol mediante separación de productos secundarios volátiles, neutralización del catalizador básico y separación de las sales que se generan.

Los polioles b1) presentan, como se ha descrito, una funcionalidad como máximo de 4, un índice de hidroxilo de 360 a 450 mg de KOH/g y una viscosidad de 12000 a 75000 mPa·s a 25 ºC, determinado con un viscosímetro de rotación Rheotec RC 20 con uso del husillo CC 25 DIN (diámetro del husillo: 12, 5 mm; diámetro interior del cilindro de medida: 13, 56 mm) a un esfuerzo de cizalla de 50 l/s.

El poliol b2) se prepara mediante adición de óxido de propileno a sacarosa y/o sorbitol. Normalmente se realiza la adición del óxido de propileno a la sacarosa o bien a sorbitol en presencia de co-iniciadores líquidos. Como coiniciadores se tienen en cuenta, por ejemplo, agua y/o alcoholes líquidos a la temperatura de reacción, preferiblemente glicerina, etilenglicol, dietilenglicol, propilenglicol o dipropilenglicol. Si la funcionalidad de los polioles debe encontrarse especialmente... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Procedimiento para la producción de espumas rígidas de poliuretano mediante reacción de a) poliisocianatos con b) compuestos con al menos dos átomos de hidrógeno reactivos frente a isocianato en presencia de c) agentes de expansión, caracterizado porque como compuestos con al menos dos átomos de hidrógeno reactivos frente a grupos isocianato b) se usa una mezcla de b1) un polieteralcohol con un índice de hidroxilo de 360 a 450 mg de KOH/g y una viscosidad a 25 ºC superior a 12000 mPa·s, que puede prepararse mediante adición de óxido de etileno y/o óxido de propileno a TDA, b2) un polieteralcohol con una funcionalidad de 5 a 7, 5 y un índice de hidroxilo de 380 a 480 mg de KOH/g, que puede prepararse mediante adición de óxido de propileno a sorbitol y/o sacarosa, b3) un polieteralcohol con una funcionalidad de 2 a 4 y un índice de hidroxilo de 140 a 250 mg de KOH/g, que puede prepararse mediante adición de óxido de etileno y óxido de propileno a TDA, o aminas distintas de TDA u óxido de propileno a alcoholes con funcionalidad 2, 3 ó 4, o derivados de aceite de ricino.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque el poliol b1) se prepara mediante adición de óxido de etileno y óxido de propileno a TDA con un contenido de al menos el 70 % en peso de TDA vicinal.

3. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque el poliol b1) presenta un contenido de unidades de óxido de etileno como máximo del 25 % en peso, referido al peso del polieteralcohol.

4. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque el poliol b2) presenta un contenido de sacarosa libre inferior al 0, 05 % en peso.

5. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque la mezcla de polioles b1) , b2) y b3) presenta un contenido de sacarosa libre inferior al 0, 03 % en peso.

6. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque se usan los polioles b1) en una cantidad del 10 al 50 % en peso, los polioles b2) en una cantidad del 25 al 80 % en peso y los polioles b3) en una cantidad del 10 al 25 % en peso, referido respectivamente a la suma de polioles b1) , b2) y b3) .

7. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque como poliisocianato se usa una mezcla de un componente a1) con un contenido de NCO del 30 a 32 % en peso y un viscosidad de 2000 a 2200 mPa · s a 25 ºC y un componente a2) con un contenido de NCO del 30 al 32 % en peso y una viscosidad de 100 a 120 mPa·s a 25 ºC.

8. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque el componente a1) presenta una proporción de MDI de 2 núcleos del 22 al 28 % en peso, una proporción de MDI de 3 núcleos del 26 al 34 % en peso y una proporción de MDI de 4 núcleos del 5 al 11 % en peso, referido respectivamente al peso del poliisocianato a) .

9. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque el componente a2) presenta una proporción de MDI de 2 núcleos del 43 al 53 % en peso, una proporción de MDI de 3 núcleos del 20 al 26 % en peso y una proporción de MDI de 4 núcleos del 5 al 9 % en peso.

10. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque la mezcla de a1) y a2) presenta una proporción de MDI de 2 núcleos del 25 al 38 % en peso y una viscosidad de 250 a 1000 mPa·s a 25 ºC.

11. Espumas rígidas de poliuretano, que se pueden preparar según una de las reivindicaciones 1 a 10.

12. Espumas rígidas de poliuretano según la reivindicación 11, caracterizadas porque presentan una densidad aparente en el intervalo entre 25 y 45 g/l.

13. Uso de espumas rígidas de poliuretano según la reivindicación 11 para la fabricación de equipos de refrigeración.

14. Equipos de refrigeración, que se pueden fabricar con espumas rígidas de poliuretano según la reivindicación 11.