Poliéter polioles iniciados con poliglicerina polifuncional y material esponjado en bloques de poliuretano de alta resistencia de los mismos.

Un poliéter poliol alcoxilado de poliglicerina con un peso equivalente de desde 800 a 4.

000, en el que el poliéter poliol alcoxilado de poliglicerina se forma por la adición catalizada de base de un óxido de alquileno sobre un iniciador de poliglicerina que presenta un intervalo de funcionalidades que varía entre 2 y 16 y que tiene una funcionalidad nominal promedio entre 3 y 7 formada por la polimerización de glicerina, que tiene un PEH mayor que 35, en el que el poliéter poliol alcoxilado de poliglicerina presenta una funcionalidad final entre 1,5 y 6 y una insaturación entre 0,02 meq/g y 1,0 meq/g.

Poliéter polioles iniciados con poliglicerina polifuncional y material esponjado en bloques de poliuretano de alta resistencia de los mismos.

Antecedentes de la invención

Esta invención se refiere a poliéter polioles iniciados con poliglicerina con funcionalidades promedio ajustables y más 5 en particular a la producción de espumas de poliuretano flexibles, de alta calidad, producidas utilizando dichos poliéter polioles.

El rápido crecimiento de la industria de los productos oleoquímicos de origen vegetal en Asia y el crecimiento de la producción de biodiesel en el mundo han dado como resultado un abundante suministro de glicerina, dando como resultado una disminución sustancial del precio en el mercado de la glicerina. Una posible aplicación de la glicerina 10 es la formación de poliglicerina para uso como sustancia de partida o iniciador para polioles, incluyendo por ejemplo, espumas de poliuretano flexibles. El uso de poliglicerina para reemplazar iniciadores más caros en la producción de espuma de poliuretano podía conducir a ahorros de coste en la producción de dichas espumas y propiedades mejoradas de la espuma.

Las propiedades de las espumas de poliuretano dependen enormemente de las eficacias de espumación y 15 polimerización del poliol que a su vez está gobernado por las propiedades estructurales del iniciador, su funcionalidad y extensión de ramificación, por su peso equivalente (PE) , distribución de peso molecular (DPM) , relación de óxido de etileno a óxido de propileno (OE/OP) , porcentaje de OH primario, subproductos formados y masa molar. Los polioles flexibles presentan funcionalidad, denominada funcionalidad final o real, que siempre es menor que la funcionalidad de la sustancia de partida o nominal. Esto es debido a reacciones secundarias (es decir, 20 formaciones de monol y diol) que tienen lugar durante el prolongado tiempo de alcoxilación necesario para conseguir los altos pesos equivalentes deseados (por ej., mayores que 1.000) necesarios para una espuma flexible frente a polioles rígidos con cadenas más cortas (es decir, pesos equivalentes) .

También se sabe que el tipo de catalizador usado para la alcoxilación influye en el grado de reacciones secundarias. Por ejemplo, KOH da más reacciones secundarias o mayor insaturación (por encima de 0, 02 meq/g) que CMD 25 (Catalizador de Metal Doble) que se usa para fabricar polioles con baja insaturación (por debajo de 0, 02 meq/g) . Por lo tanto, los polioles catalizados por KOH presentan una funcionalidad final menor que los polioles catalizados por CMD fabricados a partir del mismo iniciador con funcionalidad nominal idéntica.

También se sabe que las espumas de AR (Alta Resistencia) se fabrican con polioles de peso equivalente alto (mayores que 1.500) y que cuanto mayor es el PE más pronunciadas son las reacciones secundarias que conducen 30 a altas insaturaciones que disminuyen la funcionalidad final.

En general, los polioles de mayor funcionalidad (es decir, con una funcionalidad nominal mayor que 3) dan como resultado espumas más duras y bajas propiedades de TTE (Desgarro, Tracción y Elongación, por sus siglas en inglés) . La poliglicerina (poliéter) es un iniciador de alta funcionalidad debido a que su funcionalidad es mayor que 3, proporcionando así un poliol de alta funcionalidad. Normalmente, cuando se usa un poliol de alta funcionalidad para 35 producir espumas flexibles se combina con un poliol de funcionalidad inferior. Esto se puede realizar por mezcla de polioles o, más preferiblemente, por iniciación conjunta de un iniciador de alta funcionalidad (f1) y un iniciador de baja funcionalidad (f2) , por ejemplo combinando sacarosa (f1= 8) y agua (f2 = 2) o sorbitol (f1= 6) y glicerol (f2 = 3) , para conseguir una funcionalidad nominal entre 2 y 4. Así, para aprovechar los ahorros de coste posiblemente proporcionados por el uso de glicerina para formar poliglicerina como un iniciador para producción de espuma de 40 poliuretano flexible, sería deseable producir iniciadores de poliglicerina con funcionalidad ajustable y producir poliéter polioles de peso equivalente alto a partir de dicha poliglicerina de funcionalidad ajustable para optimizar propiedades de la espuma, especialmente las TTE de la espuma.

La Patente de EE.UU. Nº 6.710.096 describe el ajuste de funcionalidad de poliol final por el uso de iniciadores polifuncionales basados en hidrolizado de almidón y opcionalmente un segundo iniciador no aprovechándose de ese 45 modo los ahorros de coste potenciales por el uso de poliglicerina como el iniciador. Esos procedimientos conocidos usando polioles basados en poliglicerina como iniciadores no proporcionan funcionalidad ajustable sino que más bien dependen de: (1) limitar el nivel de polioles usados en la formulación (es decir, limitado a < 50% de poliol) (véase la patente japonesa JP 2005232382; (2) uso de la poliglicerina exclusivamente como reticulador en la formulación (véase la patente japonesa JP 4010174) o (3) usado como polioles hidrófilos para aplicaciones de 50 espuma especiales (patente japonesa JP 44011671) .

Se sabe que la estructura del iniciador influye en la distribución de peso molecular del poliol final. Por ejemplo, TMP (trimetilolpropano) con tres hidroxilos primarios normalmente proporciona una distribución más regular de pesos equivalentes que la glicerina que contiene un resto hidroxilo secundario. Una característica de la química de la poliglicerina es permitir el ajuste del iniciador en términos de hidroxilos primarios y secundarios, así como el grado de 55 ramificación, para optimizar así la DPM del poliol final para conseguir propiedades de la espuma mejoradas.

También se sabe que los polioles con distribuciones de peso molecular amplias no son deseables debido a sus relativamente altas viscosidades, que puede afectar negativamente a las formulaciones de poliuretano. Además, se sabe que los polioles con distribuciones de peso molecular estrechas dan como resultado en general poliuretanos con mejores propiedades físicas.

Además se sabe producir polioles de alta funcionalidad con distribuciones de peso equivalente estrechas para espumas rígidas fabricadas usando iniciadores de poliglicerina como se describe en las patentes alemanas DE 5 1814923, DE 1109649 y la Patente de EE.UU. 20100029799. Las espumas rígidas presentan celdas cerradas para aplicación de aislamiento térmico y propiedades TTE no medibles. Dichos polioles rígidos presentan altas viscosidades.

Se ha encontrado sorprendentemente que las poliglicerinas de la presente invención proporcionan, cuando se alcoxilan, polioles de alto peso molecular con viscosidades relativamente bajas y cuando se usan para producir 10 espumas flexibles llevan propiedades físicas mejoradas, especialmente TTE mejoradas comparado con la tecnología de iniciación conjunta conocida.

Otro aspecto de la invención proporciona espumas de poliuretano flexibles de material esponjado en bloques que se pueden manipular y transportar sin daños físicos por desgarro de la espuma.

Otro aspecto de usar poliglicerol es que es un líquido en condiciones ambientales mientras los iniciadores de alta 15 funcionalidad convencionales, tales como sorbitol y sacarosa, son sólidos haciéndolos más difíciles de manipular en plantas de fabricación de poliol.

Sumario de la invención La invención proporciona un poliéter poliol alcoxilado de poliglicerina con un peso equivalente de desde 800 a 4.000, en la que el poliéter poliol se forma por la adición catalizada de base de un óxido de alquileno sobre un iniciador de 20 poliglicerina que presenta un intervalo de funcionalidades que varía entre 2 y 16 y que tiene una funcionalidad nominal promedio entre 3 y 7 formada por la polimerización de glicerina, teniendo un PEH mayor que 35, en la el que el poliéter poliol presenta una funcionalidad final entre 1, 5 y 6 y una insaturación entre 0, 02 meq/g y 1, 0 meq/g. Otras realizaciones de la invención proporcionan espumas de poliuretano flexibles producidas usando tales iniciadores de poliglicerina polifuncionales. Algunas realizaciones de la invención proporcionan espumas de poliuretano flexibles 25 que presentan propiedades físicas mejoradas (es decir, TTE) así como características de realización mejoradas.

La invención proporciona además un procedimiento para optimizar las propiedades físicas de una espuma de poliuretano flexible por ajuste de una funcionalidad y polidispersidad promedio de un iniciador de poliglicerina, por ajuste de condiciones de tratamiento, por ajuste de composición de óxido de alquileno o por una combinación de cualquiera de los ajustes anteriores durante la producción de un poliéter poliol usado para producir la espuma de 30 poliuretano flexible.... [Seguir leyendo]

1. Un poliéter poliol alcoxilado de poliglicerina con un peso equivalente de desde 800 a 4.000, en el que el poliéter poliol alcoxilado de poliglicerina se forma por la adición catalizada de base de un óxido de alquileno sobre un iniciador de poliglicerina que presenta un intervalo de funcionalidades que varía entre 2 y 16 y que tiene una 5 funcionalidad nominal promedio entre 3 y 7 formada por la polimerización de glicerina, que tiene un PEH mayor que 35, en el que el poliéter poliol alcoxilado de poliglicerina presenta una funcionalidad final entre 1, 5 y 6 y una insaturación entre 0, 02 meq/g y 1, 0 meq/g.

2. El poliéter poliol alcoxilado de poliglicerina según la reivindicación 1, en el que el óxido de alquileno es óxido de propileno, óxido de etileno o una combinación de óxidos de propileno y etileno. 10

3. El poliéter poliol alcoxilado de poliglicerina según la reivindicación 1, en el que el iniciador de poliglicerina comprende al menos tres funcionalidades nominales diferentes.

4. El poliéter poliol alcoxilado de poliglicerina según la reivindicación 1, que tiene una funcionalidad promedio final entre 2 y 5.

5. Un procedimiento para producir un polímero de poliuretano por reacción de una mezcla que comprende: un poliol 15 que comprende entre 5% en peso y 100% en peso del poliéter poliol alcoxilado de poliglicerina según la reivindicación 1; al menos un isocianato orgánico y una amina y/o catalizador de sal de metal.

6. El procedimiento según la reivindicación 5, en el que la reacción tiene lugar en presencia de un agente soplador y el polímero de poliuretano se produce en la forma de una espuma flexible de poliuretano.

7. Un procedimiento para optimizar las propiedades físicas de una espuma de poliuretano flexible por ajuste de una 20 funcionalidad y polidispersidad promedio de un iniciador de poliglicerina, por ajuste de las condiciones de tratamiento, por ajuste de la composición de óxido de alquileno o por una combinación de cualquiera de los ajustes anteriores durante la producción de un poliéter poliol alcoxilado de poliglicerina usado para producir la espuma de poliuretano flexible.

8. El procedimiento según la reivindicación 7, en el que las propiedades físicas optimizadas son una o más de 25 desgarro, resistencia a la tracción y elongación, de la espuma.

9. El procedimiento según la reivindicación 7, en el que la poliglicerina se forma por la policondensación de glicerina a temperaturas mayores que 210 °C.

10. El procedimiento según la reivindicación 7, en el que la poliglicerina se forma por la polimerización de glicidol de glicerina a temperaturas menores que 130 °C. 30

11. El procedimiento según la reivindicación 7, en el que el iniciador de poliglicerina se fabrica haciendo reaccionar glicerina y glicidol con un aminoalcohol que tiene al menos un resto amina terciaria.

12. La espuma de poliuretano flexible según la reivindicación 7, en la que la espuma es una espuma de material esponjado en bloques.