Procedimiento para la preparación de poliéter-polioles.

Procedimiento para la preparación catalítica de polieteroles, caracterizado porque el aporte de potencia (1) por al menos un agitador o (11) por al menos un agitador y una bomba, referido al volumen de reactor, se encuentra en el intervalo (1) de 1 a 4 kW/m3 o (11) de 1,002 a 4,5 kW/m3, en donde en ambos casos se usa al menos un deflector de corriente, y en donde (I) no se usa bomba alguna y en donde el aporte de potencia por al menos un agitador, referida al volumen del reactor, se encuentra en el intervalo de 1 a 4 kW/m3, preferiblemente de 1,2 a 3,5 kW/m3, o (Ii) en donde el aporte de potencia combinado por al menos un agitador y al menos una bomba, referido al volumen del reactor, se encuentra en el intervalo de 1,002 a 4,5 kW/m3, preferiblemente de 1,203 a 3,75 kW/m3, en donde el aporte de potencia P específica, con uso de un agitador, referido al volumen del reactor, se calculado según la fórmula P ≥

Ne * n3 * d5 * p, en donde Ne es el número de Newton, n la velocidad del agitador en rpm, d el diámetro del agitador y p la densidad del aporte de reacción, y en donde el aporte de potencia P específica, referido al volumen del reactor, con uso de una bomba, se calcula según la fórmula P ≥ Δp * m, en donde Δp es la caída de presión entre la salida de la bomba y la entrada en el reactor (en Pa) y m el caudal (en m3/s).

Procedimiento para la preparación de poliéter-polioles Introducción La presente invención se refiere a un procedimiento para la preparación de poliéter-polioles (PEOLes) con uso de aporte de potencia de agitador definida para la consecución de alta consistencia lote-a-lote.

Antecedentes La preparación de polieteralcoholes se describe por parte de M. lonescu en “Chemistr y and technology of polyols for polyurethanes", Rapra Technology, 2005.

Productos de partida de óxido de alquileno de uso frecuente para la preparación de polieteralcoholes son óxido de propileno (OP) y/o óxido de etileno (OE) .

En la preparación de PEOLes, de forma particular con la preparación intermitente, se llega cada vez más a desviaciones de carga frente a carga. Las desviaciones se vuelven en los polioles para espumas blandas sobre todo reconocibles en la concentración de monoles insaturados y en la distribución de peso molecular y actúan en el procesamiento y en las propiedades mecánicas de los poliuretanos producidos a partir de estas. En polioles para espuma rígida se observan frecuentemente concentraciones de azúcar demasiado altas, que provocan en el procesamiento de poliuretanos deposiciones en las máquinas de espuma. Si se supervisa en el marco de los controles de calidad del proceso de producción con las denominadas cartas de control la dureza Shew, entonces resultan infracciones de la regla de seis Sigma así como de las reglas de tendencia, por ejemplo, la denominada Western Electric-Regel. La forma de proceder se describe, por ejemplo, en Douglas C. Montgomer y , Introduction to Statistical Quality Control, 6ª edición 2008, Wiley & Sons, Nueva York, ISBN 0470169923. Desviaciones de estas reglas muestran que en el proceso dirigido no se presenta desviación accidental alguna, lo que significa que el procedimiento de producción se controla por completo.

Estos problemas se puede atribuir en muchos casos a una entremezcla insuficiente del contenido del reactor.

La entremezcla insuficiente comporta además las siguientes desventajas:

a) el óxido de alquileno presente en forma de gas en las condiciones de reacción habituales no entra en contacto de forma uniforme con todos los reactantes, es decir, esencialmente los iniciadores, lo que trae como consecuencia la discriminación en la construcción de cadena y con ello propiedades de producto divergentes,

b) el paso de sustancia gas/líquido se dificulta, lo que provoca tiempos de reacción y de estancia en tanque prolongados,

c) la transmisión de calor se dificulta; si esto no se considera en la forma de proceder, resulta un sobrecalentamiento no deseado de la mezcla de reacción, de forma particular un sobrecalentamiento local, o si se considera debe ralentizarse la velocidad de la dosificación de óxido de alquileno, lo que aumenta la duración de reacción y con ello el tiempo de estancia en el tanque,

d) en el caso de sobrecalentamiento por c) se puede desactivar este parcial o completamente con el uso de un catalizador de DMC; en particular con catálisis con KOH puede aumentarse el contenido en componentes insaturados, los denominados monoles;

e) con polioles de azúcar el contenido en azúcar residual puede aumentar en el poliol preparado y provocar turbidez del producto,

f) por último el sobrecalentamiento puede dar lugar a un estado de operación inestable, lo que puede dar lugar en caso extremo a una reacción cruzada.

En la bibliografía disponible, por ejemplo, en M. lonescu, Chemistr y and Technology of Polyols for Polyurethanes, Rapra Technology Limited, Shawbur y / RU, 2005, página 336 y siguientes, así como en M. Baerns, A. Behr, A. Brehm, J. Gmehling, H. Hofmann, U. Onken, Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistr y , Nueva York, 5ª ed., vol. A21, página 665, no se consiguió resolver con suficiencia hasta ahora los problemas citados.

Se estableció por tanto el objetivo de proporcionar un procedimiento para la preparación de poliéter-polioles que evitara en tanto fuera posible las desventajas anteriormente citadas.

Descripción de la invención El objetivo establecido se consigue con el procedimiento de acuerdo con la invención para la preparación de poliéter-polioles, usándose aportes de potencia por agitador definidas, como se indica en la reivindicación 1.

Los problemas descritos anteriormente que se dan con procedimientos convencionales se evitan mediante el procedimiento de acuerdo con la invención para la preparación de polieter-polioles (PEOLes) con uso de aporte de potencia por agitador definida. Por tanto se puede asegurar una alta consistencia lote-a-lote, es decir, las características importantes para poliéter-polioles de índice de OH y de viscosidad varían de lote a lote solo mínimamente.

El objeto de la invención es por tanto un procedimiento para la preparación catalítica de polieteroles según la reivindicación 1.

Según el procedimiento dado a conocer en este documento se asegura con el proceso de preparación una entremezcla suficiente de la mezcla de reacción. La entremezcla se puede conseguir mediante agitación o bombeo,

o mediante combinación de agitación y bombeo. Como criterios para una buena entremezcla sirven el aporte de potencia referido al volumen del reactor y la tasa de bombeo, pudiendo expresarse esto último también como aporte de potencia equivalente.

A) Materiales de uso:

Para el proceso se tienen en cuenta, por ejemplo, los siguientes iniciadores:

a) alcoholes mono-y polihidroxílicos con funcionalidad F = 1-8, por ejemplo MEG (monoetilenglicol) , DEG (dietilenglicol) , TEG (trietilenglicol) , PEG (polietilenglicol) ; MPG (monopropilenglicol) , DPG (dipropilenglicol) , TPG (tripropilenglicol) , PPG (polipropilenglicol) ; PTHF (politetrahidrofurano) , glicerina, alcoxilato de glicerina con pesos moleculares < 10000, TMP (trimetilolpropano) , TME, (trimetiloletano) , NPG (neopentilglicol) , alcoxilato de alilalcohol con peso molecular < 1000, azúcares y derivados de azúcar como sacarosa o sorbitol, bisfenol A, bisfenol F, pentaeritritol, almidón degradado, agua, mezclas de los mismos,

b) aminas mono-y polifuncionales, como etilendiamina, trietanolamina o toluilendiamina,

c) ácidos hidroxicarboxílicos, hidroxialdehídos, hidroxicetonas; tridecanol N y polimerizados de los mismos; ésteres de ácido acrílico y ácido metacrílico con alcoholes difuncionales como HEA (acrilato de hidroxietilo) , HPA (acrilato de hidroxipropilo) , HEMA (acrilato de hidroxietilmetilo) , HPMA (acrilato de hidroxipropilmetilo) , viniléteres como HBVE (hidroxibutilviniléter) ; isoprenol; poliesteroles; alcoxilatos inferiores de iniciadores citados anteriormente, de forma particular de sacarosa, sorbitol: poliesteroles,

d) aceites vegetales con grupos hidroxilo, como aceite de ricino, o aceites vegetales en los que se hayan incorporado por modificación química grupos hidroxilo, como aceite de soja.

Los iniciadores pueden disponerse al comienzo de la reacción o dado el caso dosificarse también durante el proceso, pudiendo realizarse esto total o parcialmente.

Como óxido de alquileno se usan preferiblemente óxido de propileno, óxido de etileno, óxido de butileno, óxido de isobutileno, óxido de estireno o mezclas de al menos dos de los óxidos de alquileno citados. Preferiblemente se usa como óxido de alquileno óxido de propileno, óxido de etileno o mezclas de óxido de propileno y óxido de etileno. Es especialmente preferido como óxido de alquileno óxido de propileno.

El procedimiento se puede llevar a cabo como copolimerización aleatoria o en bloques con uso de distintos óxidos de alquileno.

Como catalizadores se usan normalmente compuestos básicos. A este respecto se trata normalmente de aminas terciarias y/o hidróxidos de metales alcalinos y alcalinotérreos. Ejemplos de catalizadores amínicos son trimetilamina (TMA) , tributilamina, trietilamina (TEA) , dimetiletanolamina (DMEOA) y dimetilciclo-hexilamina (DMCHA) , imidazol y derivados de imidazol sustituidos, preferiblemente dimetiletanolamina. Ejemplo de hidróxidos son hidróxido de potasio, hidróxido de sodio, hidróxido de estroncio, hidróxido de cesio e hidróxido de calcio. Se prefiere en una forma de realización KOH como catalizador.

Se puede usar también un catalizador del grupo de catalizadores de cianuro multimetálico; se prefieren a este respecto catalizadores del grupo de catalizadores de cianuro dimetálico (catalizadores de DMC) .

Los catalizadores citados se pueden usar individualmente o en mezcla unos con otros. Es posible en el reactor con remezcla en continuo y en el otro reactor usar los mismos catalizadores o diferentes.

1. Procedimiento para la preparación catalítica de polieteroles, caracterizado porque el aporte de potencia (1) por al menos un agitador o (11) por al menos un agitador y una bomba, referido al volumen de reactor, se encuentra en el 5 intervalo (1) de 1 a 4 kW/m3 o (11) de 1, 002 a 4, 5 kW/m3, en donde en ambos casos se usa al menos un deflector de corriente, y en donde (I) no se usa bomba alguna y en donde el aporte de potencia por al menos un agitador, referida al volumen del reactor, se encuentra en el intervalo de 1 a 4 kW/m3, preferiblemente de 1, 2 a 3, 5 kW/m3, o (Ii) en donde el aporte de potencia combinado por al menos un agitador y al menos una bomba, referido al volumen del reactor, se encuentra en el intervalo de 1, 002 a 4, 5 kW/m3, preferiblemente de 1, 203 a 3, 75 kW/m3, en donde el

aporte de potencia P específica, con uso de un agitador, referido al volumen del reactor, se calculado según la fórmula P = Ne * n3 * d5 * p, en donde Ne es el número de Newton, n la velocidad del agitador en rpm, d el diámetro del agitador y p la densidad del aporte de reacción, y en donde el aporte de potencia P específica, referido al volumen del reactor, con uso de una bomba, se calcula según la fórmula P = Δp * m, en donde Δp es la caída de presión entre la salida de la bomba y la entrada en el reactor (en Pa) y m el caudal (en m3/s) .