Poliéter-polioles de óxido de etileno/óxido de propileno y poliuretanos preparados a partir de los mismos.

Un copolímero de óxido de propileno/óxido de etileno que contiene dos o más cadenas de poliéter terminadas en hidroxilo que se extienden desde el residuo de un compuesto iniciador,

en donde cada una de las cadenas de poliéter contiene un bloque interno y un bloque externo, teniendo cada uno de los bloques internos un peso molecular de aproximadamente 150 a 350 y conteniendo de 10 a 35% en peso de unidades oxipropileno y de 65 a 90% en peso de unidades oxietileno, y conteniendo cada uno de los bloques externos de 95 a 100% en peso de unidades oxipropileno y de 0 a 5% en peso de unidades oxietileno, y en donde además el copolímero de óxido de propileno/óxido de etileno tiene un peso equivalente de hidroxilo de 800 a 2.000 y un contenido de oxietileno total de 5 a 18% en peso.

Poliéter-polioles de óxido de etileno/óxido de propileno y poliuretanos preparados a partir de los mismos Esta solicitud reivindica el beneficio de la Solicitud de Patente Provisional de EE.UU. Nº 61/376.648, presentada el 24 de agosto de 2010.

Esta invención se refiere a poliéter-polioles y a poliuretanos preparados usando poliéter-polioles.

Los poliéter-polioles son materias primas ampliamente usadas para poliuretanos. Las espumas de poliuretano flexibles representan un segmento significativo de la demanda de poliéter-polioles. Debido a que el óxido de propileno es barato y está ampliamente disponible, casi todos los poliéter-polioles que se usan en formulaciones de espuma de poliuretano son homopolímeros de óxido de propileno o copolímeros de óxido de propileno y una cantidad menor de óxido de etileno.

El óxido de etileno y el óxido de propileno pueden ser copolimerizados de diversas maneras. El óxido de etileno puede ser polimerizado para formar bloques terminales. Esto introduce grupos hidroxilo primarios y aumenta la reactividad del poliéter hacia los grupos isocianato. Se usan a menudo copolímeros de bloques de ese tipo en la preparación de espuma de poliuretano moldeada, donde se desea un curado rápido.

Las espumas de poliuretano preparadas en un procedimiento de bloques de espuma o de crecimiento libre a menudo no se benefician de la rápida reactividad que proporcionan los grupos hidroxilo primarios. No obstante, los copolímeros de óxido de etileno y óxido de propileno ofrecen algunas ventajas incluso en estas aplicaciones. La presencia de óxido de etileno polimerizado en cantidades limitadas tiende a hacer más compatibles con agua u otros componentes de una formulación de espuma de poliuretano y ayuda al procesamiento, sin hacer al poliol tan hidrófilo como para hacer al poliol susceptible a la gelificación y dañar las propiedades de la espuma de poliuretano. La cantidad de óxido de etileno es mantenida más bien pequeña (típicamente no mayor que 18% en peso) , porque el poliéter puede llegar a ser demasiado hidrófilo si se usan cantidades grandes de óxido de etileno. En estos casos, el óxido de etileno es muy a menudo polimerizado al azar con óxido de propileno.

Se describe otro copolímero de óxido de propileno/óxido de etileno en la solicitud de patente canadiense Nº 3485085. Ese copolímero contiene bloques de oxietileno internos que contienen no más que 2% de óxido de propileno, y bloques de oxipropileno externos que contienen no más que 20% de óxido de etileno. Se dice que los copolímeros resultantes son útiles en la preparación de espuma de poliuretano flexible. Se dice que esta estrategia permite aumentar el contenido de óxido de etileno del poliéter, mejorando así la eficacia en espacio-tiempo del procedimiento de polimerización, sin aumentar la hidrofilicidad del poliéter y de los poliuretanos preparados a partir del poliéter.

Hay un deseo continuo de mejorar las propiedades físicas de la espuma de poliuretano. En particular, es deseable a menudo aumentar la resistencia a la tracción y/o la resistencia al desgarro de la espuma, sin pérdida significativa en alargamiento y sin aumento significativo en deformación permanente por compresión. Es deseable alcanzar estos fines usando materias primas baratas, disponibles comúnmente, en particular un poliéter-poliol producido de manera barata.

Esta invención es, en un aspecto, un copolímero de óxido de propileno/óxido de etileno que contiene dos o más cadenas de poliéter terminadas en hidroxilo que se extienden desde el residuo de un compuesto iniciador, en donde cada una de las cadenas de poliéter contiene un bloque interno y un bloque externo, teniendo cada uno de los bloques internos un peso molecular de aproximadamente 150 a 350 y conteniendo de 10 a 35% en peso de unidades oxipropileno y de 65 a 90% en peso de unidades oxietileno, y conteniendo cada uno de los bloques externos de 95 a 100% en peso de unidades oxipropileno y de 0 a 5% en peso de unidades oxietileno, y en donde además el copolímero de óxido de propileno/óxido de etileno tiene un peso equivalente de hidroxilo de 800 a 2.000 y un contenido de oxietileno total de 5 a 18% en peso.

Esta invención es también un procedimiento para preparar una mezcla de poliéter-polioles, que comprende alcoxilar un compuesto iniciador que tiene un peso equivalente por hidrógeno de hidroxilo y/o amina de 30 a 150 y al menos dos hidrógenos de hidroxilo y/o amina por molécula con una mezcla de 65 a 90% en peso de óxido de etileno y de 10 a 35% en peso de óxido de propileno para formar un compuesto intermedio que tiene cadenas de poliéter con pesos moleculares de 150 a 350 que se extienden desde el residuo del compuesto iniciador, mezclar el compuesto intermedio con un compuesto iniciador diferente que tiene un peso equivalente por hidrógeno de hidroxilo y/o amina de 15 a 100 y al menos dos hidrógenos de hidroxilo y/o amina por molécula, y alcoxilar la mezcla resultante con óxido de propileno o una mezcla de al menos 95% en peso de óxido de propileno y hasta 5% en peso de óxido de etileno para formar una mezcla de poliéter-poliol que tiene un peso equivalente de hidroxilo de 800 a 2.000. Este procedimiento es útil para preparar mezclas de poliéter-polioles que se pueden usar para formar espumas de poliuretano de buena calidad.

La invención es también un procedimiento para preparar una espuma de poliuretano, que comprende formar una formulación de espuma que contiene al menos

(a) uno o más poliéter-poliol (es) que tiene (n) un peso equivalente de hidroxilo de 800 a 2.000, en donde al menos el 60% en peso del (de los) poliéter-poliol (es) es uno o más copolímeros de óxido de propileno/óxido de etileno que contienen dos o más cadenas de poliéter terminadas en hidroxilo que se extienden desde el residuo de un compuesto iniciador, en donde cada una de las cadenas de poliéter contiene un bloque interno y un bloque externo, teniendo cada bloque interno un peso molecular de aproximadamente 150 a 350 y conteniendo de 10 a 35% en peso de unidades oxipropileno y de 65 a 90% en peso de unidades oxietileno, y conteniendo cada bloque externo de 95 a 100% en peso de unidades oxipropileno y de 0 a 5% en peso de unidades oxietileno, y en donde además el copolímero de óxido de propileno/óxido de etileno tiene un peso equivalente de hidroxilo de 800 a 2.000 y un contenido de oxietileno total de 5 a 18% en peso;

(b) al menos un agente de soplado;

(c) al menos un poliisocianato orgánico; y

(d) al menos un tensioactivo y al menos un catalizador para la reacción de un grupo isocianato con un grupo hidroxilo, y

curar la formulación de espuma para formar una espuma de poliuretano.

Esta invención es también una espuma de poliuretano preparada según el procedimiento anterior. Las espumas de la invención son útiles en aplicaciones de acolchados, asientos y ropa de cama.

El (los) copolímero (s) de óxido de propileno/óxido de etileno tienen preferiblemente un peso equivalente de hidroxilo de al menos 1.000. Su peso equivalente de hidroxilo puede ser, en algunas realizaciones, hasta 1.700 o hasta 1.500. Los bloques internos contienen preferiblemente cada uno de 20 a 30% en peso de unidades oxipropileno y de 70 a 80% de unidades oxietileno. El peso molecular de los bloques internos es preferiblemente de 180 a 300 y más preferiblemente de 200 a 300. El bloque externo contiene preferiblemente de 98 a 100% en peso de unidades oxipropileno y de 0 a 2% en peso de unidades oxietileno. El contenido de oxietileno total del copolímero de óxido de propileno/óxido de etileno es preferiblemente al menos 8% en peso, más preferiblemente al menos 12% en peso, y en algunas realizaciones es hasta 18% en peso. La funcionalidad de hidroxilo media del (de los) copolímero (s) de óxido de propileno/óxido de etileno es preferiblemente de 2 a 8 y más preferiblemente de 2 a 4. Las funcionalidades para los fines de esta invención son funcionalidades nominales, y se toman para que sean iguales al número medio de hidrógenos de hidroxilo y/o amina en el (los) compuesto (s) iniciador (es) usado (s) para preparar el poliol. El copolímero de óxido de propileno/óxido de etileno contiene preferiblemente al menos 75% de grupos hidroxilo secundarios, y más preferiblemente de 85 a 100% de grupos hidroxilo secundarios.

El copolímero de óxido de propileno/óxido de etileno se puede preparar en una polimerización multietapas en la que óxidos de alquileno son polimerizados sobre un compuesto iniciador que tiene grupos hidroxilo, grupos amino primarios o secundarios, o grupos tanto hidroxilo como amino primarios o secundarios. El compuesto iniciador tiene un total de al menos dos hidrógenos de hidroxilo y/o amino. El... [Seguir leyendo]

1. Un copolímero de óxido de propileno/óxido de etileno que contiene dos o más cadenas de poliéter terminadas en hidroxilo que se extienden desde el residuo de un compuesto iniciador, en donde cada una de las cadenas de poliéter contiene un bloque interno y un bloque externo, teniendo cada uno de los bloques internos un peso molecular de aproximadamente 150 a 350 y conteniendo de 10 a 35% en peso de unidades oxipropileno y de 65 a 90% en peso de unidades oxietileno, y conteniendo cada uno de los bloques externos de 95 a 100% en peso de unidades oxipropileno y de 0 a 5% en peso de unidades oxietileno, y en donde además el copolímero de óxido de propileno/óxido de etileno tiene un peso equivalente de hidroxilo de 800 a 2.000 y un contenido de oxietileno total de 5 a 18% en peso.

2. El copolímero de óxido de propileno/óxido de etileno de la reivindicación 1, que tiene un peso equivalente de hidroxilo de al menos 1.000.

3. El copolímero de óxido de propileno/óxido de etileno de la reivindicación 1 o 2, en donde los bloques internos contienen de 20 a 30% en peso de unidades oxipropileno y de 70 a 80% en peso de unidades oxietileno y tienen un peso molecular de 180 a 300.

4. El copolímero de óxido de propileno/óxido de etileno de cualquier reivindicación precedente, en donde los bloques externos contienen de 0 a 2% en peso de unidades oxietileno.

5. El copolímero de óxido de propileno/óxido de etileno de cualquier reivindicación precedente, que tiene un contenido de oxietileno total de 12 a 18% en peso.

6. Un procedimiento para preparar una mezcla de poliéter-polioles, que comprende alcoxilar un compuesto iniciador que tiene un peso equivalente por hidrógeno de hidroxilo y/o amina de 30 a 150 y al menos dos hidrógenos de hidroxilo y/o amina por molécula con una mezcla de 65 a 90% en peso de óxido de etileno y de 10 a 35% en peso de óxido de propileno para formar un compuesto intermedio que tiene cadenas de poliéter con pesos moleculares de 150 a 350 que se extienden desde el residuo del compuesto iniciador, mezclar el compuesto intermedio con un compuesto iniciador diferente que tiene un peso equivalente por hidrógeno de hidroxilo y/o amina de 15 a 100 y al menos dos hidrógenos de hidroxilo y/o amina por molécula, y alcoxilar la mezcla resultante con óxido de propileno o una mezcla de al menos 95% en peso de óxido de propileno y hasta 5% en peso de óxido de etileno para formar una mezcla de poliéter-poliol que tiene un peso equivalente de hidroxilo de 800 a 2.000, y un contenido de oxietileno total de 5 a 18%.

7. Un procedimiento para preparar una espuma de poliuretano, que comprende formar una formulación de espuma que contiene al menos

(a) uno o más poliéter-poliol (es) que tiene (n) un peso equivalente de hidroxilo de 800 a 2.000, en donde al menos el 60% en peso del (de los) poliéter-poliol (es) es uno o más copolímeros de óxido de propileno/óxido de etileno que contienen dos o más cadenas de poliéter terminadas en hidroxilo que se extienden desde el residuo de un compuesto iniciador, en donde cada una de las cadenas de poliéter contiene un bloque interno y un bloque externo, teniendo cada bloque interno un peso molecular de aproximadamente 150 a 350 y conteniendo de 10 a 35% en peso de unidades oxipropileno y de 65 a 90% en peso de unidades oxietileno, y conteniendo cada bloque externo de 95 a 100% en peso de unidades oxipropileno y de 0 a 5% en peso de unidades oxietileno, y en donde además el copolímero de óxido de propileno/óxido de etileno tiene un peso equivalente de hidroxilo de 800 a 2.000 y un contenido de oxietileno total de 5 a 18% en peso;

(b) al menos un agente de soplado;

(c) al menos un poliisocianato orgánico; y

(d) al menos un tensioactivo y al menos un catalizador para la reacción de un grupo isocianato con un grupo hidroxilo, y

curar la formulación de espuma para formar una espuma de poliuretano.

8. El procedimiento de la reivindicación 7, en donde el copolímero de óxido de propileno/óxido de etileno tiene un peso equivalente de hidroxilo de al menos 1.000.

9. El procedimiento de la reivindicación 7 o 8, en donde los bloques internos del copolímero de óxido de propileno/óxido de etileno contienen de 20 a 30% en peso de unidades oxipropileno y de 70 a 80% en peso de unidades oxietileno y tienen un peso molecular de 180 a 300.

10. El procedimiento de cualquiera de las reivindicaciones 7-9, en donde los bloques externos del copolímero de óxido de propileno/óxido de etileno contienen de 0 a 2% en peso de unidades oxietileno.

11. El procedimiento de cualquiera de las reivindicaciones 7-10, en donde el copolímero de óxido de propileno/óxido de etileno tiene un contenido de oxietileno total de 12 a 18% en peso.

12. El procedimiento de cualquiera de las reivindicaciones 7-11, en donde el agente de soplado incluye agua.

13. El procedimiento de la reivindicación 12, en donde el único agente de soplado es agua.

14. Una espuma de poliuretano preparada de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 7-13.