Спосіб одержання поліефірів для еластичних пінополіуретанів

Изобретение относится к области получения сложных полиэфиров, применяемых для получения эластичных пенополиуретанов и которые могут найти применение для производства лаков и различных покрытий на их основе. Известен способ получения сложных полиэфиров путем взаимодействия триметилолпропана, адипиновой кислоты и диэтиленгликоля. Мольное соотношение применяемых компонентов соответственно равно 1:16:16 [1]. На основании этого сложного полиэфира получают эластичные пенополиуретаны. Наиболее близким по технической сущности является способ получения полиэфиров путем взаимодействия дикарбоновой кислоты, диэтиленгликоля и многоатомного спирта в присутствии катализатора этерификации тетрабутоксититана, титантиоцианата, титансульфоната, галоидокиси титана. Мольное соотношение указанных компонентов соответственно равно 15:15,8:1 [2]. Полиэфир, получаемый по [2] (отечественный аналог полиэфир П-2200) представляет собой вязкую однородную жидкость от светло-желтого до светло-коричневого цвета. Кислотное число - не более 1,5 мг КОН/г, гидроксильное число - 57-63 мг КОН/г, массовая доля воды - не более 0,1 %, цветность по иодометрической шкале - не более 5,0, вязкость динамическая при 75°С - 925-1075 мПа (спз). Продукт горюч. Температура вспышки 186°С, температура воспламенения 200°С, температура самовоспламенения 440°С, температурные пределы взрываемости: нижний 172°С, верхний 184°С. К недостаткам способа получения полиэфира по прототипу следует отнести использование в качестве многоатомного спирта остродефицитного триметилолпропана. В основу изобретения поставлена задача разработать способ получения полиэфира для эластичных пенополиуретанов, в котором путем подбора соотношения реагентов обеспечивалась бы возможность использования вместо остродефицитного многоатомного спирта - триметилолпропана, его более доступного и дешевого аналога, что позволило бы получить продукт с теми же характеристиками, но в то же время значительно удешевить его производство. Поставленная цель решается тем, что в способе получения полиэфира для эластичных пенополиуретанов поликонденсацией адипиновой кислоты, диэтиленгликоля и многоатомного спирта в присутствии титанорганического катализатора, в качестве многоатомного спирта используют пентаэритрит и процесс проводят при мольном соотношении пентаэритрита, адипиновой кислоты и диэтиленгликоля (1-1,3):(33,5-35):(3537), соответственно, до получения полиэфира с гидроксильным числом 60 ± 3 мг КОН/г, кислотным числом не более 1,5 мг КОН/г. При загрузке пентаэритрита меньше нижнего предела получаемый полиэфир будет иметь гидроксильное число меньше 57 мг КОН/г, вязкость меньше 925 спз, кислотное число выше 1,5 мг КОН/г. Из такого полиэфира получить эластичный пенополиуретан в соответствии с требованиями ОСТ 6-05-407-75 невозможно. При загрузке пентаэритрита больше верхнего предела, полиэфир будет иметь гидроксильное число больше 63 мг КОН/г, вязкость больше 1075 спз. При этом получить эластичный пенополиуретан вообще невозможно. При использовании триметилолпропана в количестве 1,15 моля вместо предложенного пентаэритрита (см. пример 4) получен полиэфир с кислотным числом 2,3 мг КОН/г, гидроксильным числом 43,3 мг КОН/г. Ввиду нестандартности полученного полиэфира получить из него пенополиуретан, соответствующий требованиям ОСТ 6-05-407-75, невозможно. Использование изобретения позволяет получить качественный целевой продукт, при этом соответствующий по основным показателям полиэфиру П-2200: кислотное число - не более 1,5 мг КОН/г; гидроксильное число - 60 ± 3 мг КОН/г; массовая доля воды - не более 0,1; цветность (оптическая плотность) по иодометрической шкале не более 5; вязкость динамическая при 75°С -925-1075 спз. Кроме того, полученный полиэфир взрывобезопасное трудногорючее вещество. Температура воспламенения и вспышки отсутствуют. Температура самовоспламенения - 427°С. На новый полиэфир впервые вводятся технические условия - Полиэфир ПДА-2000 ТУ 6-48-05800159-210-092, в которые внесены все вышеперечисленные показатели. В результате промышленных испытаний опытной партии полиэфира ПДА-2000 в производстве эластичных пенополиуретанов неожиданно установлено, что расход активаторной смеси снижается на 10-11,6%, что подтверждает его повышенную активность при переработке, а получаемый пенополиуретан по всем показателям соответствует требованиям ОСТ 6-05-407-75. Проведенные исследования по пожаровзрывоопасным свойствам полиэфира показали, что он является пожаровзрыво-безопасным, трудногорючим веществом, в отличие от выпускаемого горючего полиэфира П-2200. что позволит значительно обезопасить процесс его переработки и расширить область применения получаемого пеноматериала. Ниже иллюстрируется практическое осуществление предлагаемого изобретения. Пример 1. В реактор, снабженный механической мешалкой, барботером для инертного газа, холодильником, дефлегматором, термометром, в токе инертного газа при комнатной температуре загружают 4891 г (33,5 моль) адипиновой кислоты, 3710 г (35 моль) диэтиленгликоля, 136 г (1 моль) пентаэритрита и 0,084 г тетрабутоксититана, нагревают до 132±2°С. Достижение данной температуры считается началом процесса поликонденсации при атмосферном давлении. Затем постепенно повышают температуру до 205±5°С и проводят поликонденсацию до кислотного числа 40 мг КОН/г. При этой же температуре проводят вакуумную поликонденсацию до кислотного числа 1,5 мг КОН/г. Получают 7426,5 г полиэфира –85 % от суммы загружаемых компонентов со следующими свойствами: кислотное число - 1,5мг КОН/г, гидроксильное число - 57,3 мг КОН/г, вязкость при 75°С - 925 спз, массовая доля воды - 0,09 %. По внешнему виду полиэфир представляет собой вязкую однородную жидкость от светло-желтого до светло-коричневого цвета. Температура вспышки отсутствует, воспламемения - отсутствует, температура самовоспламенения - 427°С, трудногорючий по ГОСТу 12.1.044-84. Пример 2. Проводят в условиях примера 1 с той лишь разницей, что используют 5005,6 г (34,25 моль) адипиновой кислоты. 3820,3 г (36 моль) диэтиленгликоля, 156,6 г (1,15 моль) пентаэритрита. Получают 7626,1 г полиэфира - 84,9 % от суммы загруженных компонентов со следующими свойствами: кислотное число - 0,8 мг КОН/г, гидроксильное число - 59,7 мг КОН/г, вязкость при температуре 75°С - 997 спз, массовая доля воды - 0,07 %. Внешний вид - вязкая однородная жидкость светло-желтого цвета. Пример 3. Проводят в условиях примера 1 с той лишь разницей, что используют 5115,3 г (35 моль) адипиновой кислоты, 3926,4 г (37 моль) диэтиленгликоля, 177,0 г (1,3 моль) пентаэритрита. Получают полиэфира 85,1 % от суммы загружаемых компонентов со следующими свойствами: кислотное число - 0,7 мг КОН/г, гидроксильное число 62,6 мг КОН/г, вязкость при 75°С - 1015 спз, массовая доля воды - 0,05 %. Внешний вид вязкая однородная жидкость светло-коричневого цвета. Пример 4. Проводят в условиях примера 1 с той лишь разницей, что в качестве многоатомного спирта используют триметилолпропан в количестве 154,1 г (1,15 моль), адипиновую кислоту - 5005,6 г (34,25 моль) диэтиленгликоль - 3820,3 г (36 моль). Получают 7633,0 г полиэфира – 85 % от суммы загружаемых компонентов со следующими свойствами: кислотное число - 2,3 мг КОН/г, гидроксильное число - 47,3 г мг КОН/г, вязкость при 75°С - 1350 спз, массовая доля воды - 0,15 %. Внешний вид - вязкая однородная жидкость светло-желтого цвета. Ввиду нестандартности и полученного полиэфира по показателям вязкости, кислотного и гидроксильного чисел, получить из него пенополиуретан, соответствующий требованиям ОСТ 6-05-407-75, не удалось.