BR122022004369B1 - Composição de polímero sililado - Google Patents
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Abstract
é revelado um processo em bateladas ou contínuo para preparar polímeros sililados com baixa coloração e estabilidade de cor, o qual compreende sililar um pré-polímero contendo grupos funcionais reativos com um agente sililante e, como opção, temperar o polímero sililado, em que um pacote de estabilização contendo ao menos um agente estabilizante fosfito é usado.
Description
[001] Dividido do BR 11 2018 002821 5, depositado em 28/07/2016.
[002] Neste documento é revelado um processo preparar polímeros sililados, mais especificamente, polímeros sililados com baixa coloração e estabilidade de cor e, mais especificamente ainda, polímeros sililados que são polímeros de poliuretano sililados, curáveis por umidade, com baixa coloração e estabilidade de cor.
[003] No campo da produção de polímeros, os polímeros sililados são difundidamente conhecidos por ser úteis como componentes para revestimentos, adesivos, vedadores e outros produtos elastoméricos. A produção desses polímeros sililados pode se dar por um processo contínuo ou em bateladas e geralmente inclui uma etapa de sililação, na qual um polímero é reagido com um agente sililante em uma reação de sililação para produzir uma composição de polímero sililado. Muitas vezes, essa reação de sililação não avança até a conclusão. Uma reação de sililação incompleta geralmente provoca a deterioração do polímero sililado produzido. Por exemplo, quanto mais incompleta a reação de sililação, mais grupos reativos não reagidos permanecerão na composição de polímero sililado. Esses grupos reativos não reagidos continuam reagindo na composição de polímero sililado. As propriedades observadas imediatamente após a formação da composição de polímero sililado não permanecem constantes. Por exemplo, a reação dos grupos reativos não reagidos com o passar do tempo pode provocar uma fluência de viscosidade que muda a viscosidade do polímero sililado produzido com o passar do tempo. Essa mudança na viscosidade será chamada neste documento de fluência de viscosidade.
[004] Apesar de tentativas audazes para ajustar a reação de sililação adicionando quantidades excedentes de agente sililante na etapa de sililação, isso é oneroso e, muitas vezes, ainda assim não provoca a conclusão da reação. Outras tentativas para conduzir a reação até a conclusão foram feitas ajustando as condições de reação ou os parâmetros de processo em uma unidade de reação usada na etapa de sililação. No entanto, isso é particularmente problemático em processos contínuos, nos quais a eficiência do processo requer a alimentação contínua das unidades de reação a montante às unidades de reação a jusante.
[005] Outra desvantagem desses processos é que os componentes na composição de polímero sililado contendo grupos funcionais reativos não reagidos atuam à semelhança de plastificantes. Nesse sentido, eles causam deteriorações às propriedades mecânicas da composição de polímero sililado, as quais, do contrário, não far-se-iam presentes ou far-se-iam presentes em menor proporção. Por exemplo, os componentes contendo grupos funcionais reativos não reagidos causam redução na resistência à tração, dureza Shore, alongamento e módulo em comparação a composições sem esses grupos funcionais reativos não reagidos.
[006] Os grupos reativos não reagidos também contribuem para a variabilidade nas composições de polímero sililado. Essa variabilidade acarreta custos de processo indesejados e prejuízos para a fabricante e para o consumidor. Ela também resulta em opiniões desfavoráveis dos consumidores uma vez que eles tendem a sentir-se menos confiantes de que o polímero sililado curável por umidade produzido cumpre suas especificações desejadas.
[007] Outra abordagem consiste em usar agentes sequestrantes para temperar os grupos de reação reativos não reagidos. No entanto, muitos desses sequestrantes têm pontos de ignição baixos e, por conseguinte, são ineficientes às altas temperaturas de processo adotadas no processo para preparar polímeros sililados.
[008] Os polímeros sililados produzidos por processos convencionais geralmente também sofrem outras desvantagens. Por exemplo, os polímeros sililados geralmente sofrem deterioração da cor ou mudança de cor com o passar do tempo.Isso é problemático porque afeta o desempenho dos polímeros em algumas aplicações nas quais cores específicas ou a ausência de cores são importantes.
[009] Persistente na técnica a necessidade por um processo para produzir um polímero sililado sem as desvantagens discutidas acima.
[010] É revelado neste documento a descoberta surpreendente de que a deterioração da cor discutida acima, observada em processos convencionais, pode ser tratada incorporando uma etapa de estabilização, na qual um pacote de estabilização é incorporado ao processo. Ademais, a deterioração da cor pode ser tratada incorporando a etapa de estabilização mais cedo no processo. Também é revelada neste documento a descoberta surpreendente de que a deterioração discutida acima à viscosidade e às propriedades mecânicas do produto sililado produzido pode ser tratada incorporando uma etapa de têmpera. Na etapa de têmpera incorporada, um pacote de sequestro é incorporado ao processo.
[011] Em uma concretização, o processo para preparo de um polímero sililado compreende reagir um pré-polímero com um agente sililante, por reação de sililação, para produzir uma composição de polímero sililado; e adicionar um pacote de estabilização contendo um estabilizante fosfito ao processo antes da reação de sililação, durante a reação de sililação ou depois da reação de sililação. Embora o processo possa ser um processo em bateladas ou contínuo, quando o processo é contínuo, ele não inclui a mistura por refluxo de ao menos parte da composição de polímero sililado.
[012] Logo, em um aspecto, o processo é um processo contínuo que compreende uma etapa de sililação na unidade de sililação, que é uma unidade de reação tubular de capeamento terminal (endcapping) sem mistura por refluxo, e, como opção, ao menos uma de uma etapa de estabilização e/ou uma etapa de têmpera.
[013] A Figura 1 é um diagrama de uma concretização de um processo contínuo para produzir um polímero sililado com uma etapa de estabilização e uma etapa de sililação que mistura um pacote de estabilização a um pré-polímero contendo grupos funcionais reativos e transporta o pré-polímero contendo grupos funcionais reativos estabilizado a um misturador contendo o agente sililante, que mistura e transporta a mistura à entrada da unidade de reação tubular de capeamento terminal, e uma etapa de controle da temperatura a montante, que faz uso de uma unidade de troca de calor.
[014] A Figura 2 é um diagrama de uma concretização de um processo contínuo para produzir um polímero sililado em que o processo compreende uma etapa de sililação e uma etapa de estabilização que mistura um pacote de estabilização a um pré-polímero contendo grupos funcionais reativos e transporta o pré-polímero contendo grupos funcionais reativos estabilizado a um misturador contendo o agente sililante, que mistura e transporta a mistura à entrada da unidade de reação tubular de capeamento terminal, e uma etapa de controle da temperatura a montante, que faz uso de uma unidade de troca de calor, em que a unidade de reação tubular de capeamento terminal possui uma câmara de reação de diâmetro variável.
[015] A Figura 3 é um diagrama de uma concretização de um processo contínuo para produzir um polímero sililado com uma etapa de estabilização, uma etapa de sililação e uma etapa de têmpera que mistura um pacote de estabilização a um pré-polímero contendo grupos funcionais reativos e transporta o pré-polímero contendo grupos funcionais reativos estabilizado a um misturador contendo o agente sililante, que mistura e transporta a mistura à entrada da unidade de reação tubular de capeamento terminal, e uma etapa de controle da temperatura a montante, que faz uso de uma unidade de troca de calor, e uma etapa de têmpera a jusante.
[016] A Figura 4 é um diagrama de uma concretização de um processo contínuo para produzir um polímero sililado com uma etapa de sililação, uma etapa de estabilização a montante, um trocador de calor a montante, uma unidade de extensão de cadeia a montante e uma unidade de resfriamento a jusante.
[017] A Figura 5 é um diagrama de uma concretização de um processo contínuo para produzir um polímero sililado com uma etapa de sililação, uma etapa de estabilização a montante, um trocador de calor a montante, uma unidade de extensão de cadeia a montante e uma unidade de têmpera e resfriamento a jusante.
[018] O preparo do polímero sililado pode ser por um processo em bateladas ou por um processo contínuo. Em um processo em bateladas, uma câmara de reação é providenciada para a etapa de sililação. Os reagentes, tais como um pré-polímero e um agente sililante, são reagidos para produzir uma composição de polímero sililado, sujeita à incorporação de ao menos uma dentre uma etapa de estabilização e, como opção, uma etapa de têmpera (etapa de sequestro). O polímero sililado é então removido do equipamento de reação para armazenamento ou incorporação adicional a um produto de revestimento, adesivo ou vedador. Em uma concretização, o polímero sililado é um polímero de poliuretano sililado e curável por umidade. No que diz respeito à etapa de estabilização, um pacote de estabilização pode ser adicionado aos reagentes antes de eles serem adicionados à câmara de reação, adicionado diretamente à câmara de reação junto com os demais reagentes, adicionado à composição de polímero sililado produzida, adicionado ao polímero sililado removido ou, subsequentemente, incorporado a um produto final usando o polímero sililado. No que diz respeito à etapa de têmpera (etapa de sequestro), um pacote de sequestro é adicionado à câmara de reação ou é adicionado à composição de polímero sililado produzida.
[019] Embora o processo possa ser em bateladas ou contínuo, é preferível que ele seja contínuo. As vantagens de um processo contínuo incluem, por exemplo, facilidade de aplicação a operações de produção em grandes volumes e larga escala.Além disso, a eficiência do processo pode ser aprimorada. Em um processo contínuo, uma câmara de reação é providenciada para a etapa de sililação. Os reagentes, tais como um pré-polímero contendo grupos funcionais reativos e um agente sililante, são reagidos para produzir uma composição de polímero sililado, sujeita à incorporação de ao menos uma dentre uma etapa de estabilização e, como opção, uma etapa de têmpera. No processo contínuo, a câmara de processo para a etapa de sililação é uma unidade de sililação com uma entrada para receber um reagente e uma saída para descarregar um produto de reação. No processo contínuo, o produto de reação da reação de sililação (isto é, a composição de polímero sililado) será chamado neste documento de segundo produto intermediário. Conforme usado neste documento, o termo "segundo produto intermediário" é intercambiável com a "composição de polímero sililado" produzida pela reação de sililação. Tendo isso em vista, o segundo produto intermediário contém polímeros totalmente sililados e polímeros parcialmente sililados. Nos polímeros totalmente sililados, os grupos funcionais reativos terminais são sililados, ao passo que, em um polímero parcialmente sililado, ao menos um dos grupos funcionais reativos terminais não é sililado. O pré-polímero contendo grupos funcionais reativos será chamado neste documento de primeiro produto intermediário. A unidade de sililação é precedida por câmaras de processo a montante que operam em série ou em paralelo em relação umas às outras para alimentar reagentes à unidade de sililação. A unidade de sililação também alimenta a composição de polímero sililado a jusante a câmaras de processo que operam em série com a unidade de sililação. Essas câmaras de processo a jusante, em relação umas às outras, também operam em série ou em paralelo. As câmaras de processo a montante e a jusante podem se fazer opcionalmente presentes e podem se fazer presentes em várias combinações com a unidade de sililação.
[020] A etapa de sililação, seja ela por um processo em bateladas ou contínuo, compreende uma reação de sililação sem mistura por refluxo em que um pré-polímero contendo grupos funcionais reativos é reagido com um agente sililante. O termo "mistura por refluxo", conforme usado neste documento, refere-se ao uso de um meio de mistura por refluxo, tal como um loop de mistura por refluxo, que move ao menos parte da composição de polímero sililado de um ponto a jusante no processo para um ponto a montante no processo. Por exemplo, isso inclui usar um loop de mistura por refluxo para mover ao menos uma primeira parte da composição de polímero sililado de uma saída da unidade de reação tubular de capeamento terminal a uma entrada da unidade de reação tubular de capeamento terminal.
[021] Um primeiro produto intermediário adequado para essa etapa de processo são aqueles que contêm grupos funcionais reativos que são reativos ao agente sililante para produzir um polímero sililado. Conforme mencionado acima, a composição de polímero sililado, como segundo produto intermediário, contém o polímero sililado. Em casos em que a reação de sililação não avança até a conclusão, o segundo produto intermediário é uma composição de polímero parcialmente sililado. Uma composição de polímero parcialmente sililado compreende grupos funcionais reativos não reagidos que são atribuíveis ao pré-polímero contendo grupos funcionais reativos, ao agente sililante ou a outros componentes presentes na etapa de sililação. Esses grupos funcionais reativos não reagidos atuam de modo a deteriorar a viscosidade e as propriedades mecânicas do polímero sililado com o passar do tempo.
[022] Vários pré-polímeros transparecerão prontamente aos versados na técnica. Por exemplo, pré-polímeros com grupos funcionais reativos são preferidos. Mais preferivelmente, o pré-polímero possui grupos funcionais reativos terminais. Esses pré-polímeros podem ser polióis, polióis estendidos por uma reação de extensão de cadeia para produzir pré-polímeros de cadeia estendida, e poliuretanos com grupos isocianato terminais são exemplos de pré-polímeros adequados com grupos funcionais reativos. No processo, esses atuam individualmente como um primeiro produto intermediário e são reagidos com o agente sililante na reação de sililação.
[023] "Grupos funcionais reativos", conforme usado neste documento, referem-se a grupamentos reativos ligados, diretamente ou por um ligante, a um átomo de carbono da estrutura principal do pré-polímero. Embora grupos funcionais reativos possam se fazer presentes em várias posições pendentes e terminais na estrutura principal de um pré-polímero, para os fins deste processo é preferível que o pré-polímero tenha grupos funcionais reativos terminais. Esses grupos funcionais reativos incluem, por exemplo, grupos hidroxila, grupos amino, grupos mercapto, grupos isocianato ou uma mistura desses, e, mais especificamente, grupos hidroxila, grupos isocianato ou uma mistura desses.
[024] Vários polióis são adequados para uso no presente processo. Esses polióis possuem, de preferência, grupos terminais hidroxila como os grupos funcionais reativos.
[025] Embora o primeiro produto intermediário possa ser um poliol, contempla- se também, dentro do âmbito da presente revelação, que o primeiro produto intermediário seja um pré-polímero poliol de cadeia estendida contendo grupos funcionais reativos. O pré-polímero de cadeia estendida contendo grupos funcionais reativos é produzido por uma reação de extensão de cadeia em que um poliol é reagido com um agente de extensão de cadeia. Em uma concretização, o pré-polímero de cadeia estendida contendo grupos funcionais reativos é produzido pela reação de um poliol contendo grupos terminais hidroxila com um agente de extensão de cadeia.
[026] Vários agentes de extensão de cadeia transparecerão aos versados na técnica. No entanto, em concretizações preferidas, o agente de extensão de cadeia compreende um grupo reativo que é reativo com os grupos funcionais reativos do primeiro produto intermediário. Em uma concretização, o pré-polímero de cadeia estendida contendo grupos funcionais reativos é produzido pela reação entre um poliol contendo grupos terminais hidroxila e um agente de extensão de cadeia contendo dois ou mais grupos isocianato como grupos reativos. Pré-polímeros de cadeia estendida contendo grupos funcionais reativos produzidos por essa reação podem ter grupos funcionais reativos terminais hidroxila, isocianato ou ambos. Esses grupos funcionais resultantes dependem das quantidades relativas de poliol e isocianato sustentando um agente de extensão de cadeia. Quando a quantidade de poliol proporcionar excesso de grupos hidroxila na reação de extensão de cadeia em relação à quantidade de grupos isocianato proporcionada pelo agente de extensão de cadeia, o pré-polímero de cadeia estendida resultante conterá grupos hidroxila como grupos funcionais reativos terminais. Um excesso molar de poliol na reação de extensão de cadeia produz uma razão molar OH:NCO maior que 1:1. Em concretizações mais específicas, a razão molar OH:NCO varia de cerca de 1,1:1 a cerca de 10:1, mais especificamente, de cerca de 1,5:1 a cerca de 3:1 e, mais especificamente ainda, de cerca de 1,8:1 a cerca de 2,2:1. No entanto, quando a quantidade de agente de extensão de cadeia proporcionar excesso de grupos isocianato na reação de extensão de cadeia em relação à quantidade de grupos hidroxila proporcionada pelo poliol, o pré-polímero de cadeia estendida resultante com grupos funcionais reativos conterá grupos isocianato como os grupos funcionais reativos terminais. Um excesso molar de poliisocianato na reação de extensão de cadeia produz uma razão molar OH:NCO menor que 1:1. Em concretizações mais específicas, a razão molar OH:NCO varia de cerca de 0,1:1 a cerca de 0,9:1, mais especificamente, de cerca de 0,3:1 a cerca de 0,7:1 e, mais especificamente ainda, de cerca de 0,45:1 a cerca de 0,55:1.
[027] Em uma concretização, quando for desejado obter um poliol de cadeia estendida cujos grupos funcionais reativos sejam uma mistura de grupos terminais tanto hidroxila como isocianato, o poliol de cadeia estendida pode ser produzido misturando uma quantidade molar estequiométrica de poliol ao poliisocianato, um excesso molar de poliol ao poliisocianato ou um excesso molar de poliisocianato ao poliol e não permitindo que a reação entre o poliol e o poliisocianato avance à conclusão para produzir o pré-polímero contendo grupos funcionais terminais hidroxila e isocianato como primeiro produto intermediário. Um equivalente estequiométrico, excesso molar de poliol ou excesso molar de poliisocianato na reação de extensão de cadeia, que não é permitida chegar à conclusão, produz um primeiro intermediário cuja razão molar OH:NCO é próxima de 1:1. Em concretizações mais específicas, a razão molar OH:NCO varia de cerca de 0,5:1 a cerca de 1,5:1 e, ainda mais especificamente, de cerca de 0,9:1 a cerca de 1,1:1.
[028] Pré-polímeros de cadeia estendida preparados pela reação de pré- polímeros terminados em hidroxila com diisocianatos ou poliisocianatos podem conter isocianato residual, seja proveniente de diisocianato ou poliisocianato parcialmente reagido ou de diisocianato ou poliisocianato não reagido. Em ainda outra concretização, o peso molecular dos polióis pode ser aumentado reagindo os polióis e glicóis, trióis ou álcoois de funcionalidade mais alta, dipoliaminas ou poliaminas, polissiloxanos contendo grupos hidroxila ou amino pendentes e/ou terminais, todos de baixo peso molecular, com diisocianatos ou poliisocianatos. Em uma concretização, a razão molar de grupos hidroxila para grupos isocianato (OH:NCO) é especificamente de cerca de 1,01:1 a cerca de 3:1 e, mais especificamente, de cerca de 1,05:1 a cerca de 1,50:1.
[029] Polióis adequados para uso como primeiro produto intermediário ou para formar o polímero de cadeia estendida contendo grupos funcionais reativos incluem, por exemplo, os com grupos terminais hidroxila como grupos funcionais reativos. Polióis terminados em hidroxila adequados incluem poliéter polióis, poliéster polióis, tais como policaprolactonas terminadas em hidroxila, polieteréster polióis, tais como os obtidos pela reação de um poliéter poliol com ε-caprolactona, poliesteréter polióis, tais como os obtidos pela reação de policaprolactonas terminadas em hidroxila com um ou mais óxidos de alquileno, tais como óxido de etileno e óxido de propileno, polibutadienos terminados em hidroxila e pré-polímeros de poliuretano terminados em hidroxila derivados dos mesmos, por exemplo, pela reação de um leve excesso de um dos referidos polióis, ou de uma misturas dos mesmos, com um poliisocianato, ou uma mistura de poliisocianatos. Os polióis também podem incluir poliesteramidas, poliéteres, politioéteres, policarbonatos e poliacetais. Quando apropriado, os polióis podem conter grupos amino terciários livres.
[030] Alguns polióis adequados específicos incluem os poliéter dióis, em especial os poli(oxietileno)dióis, os poli(oxipropileno)dióis e os poli(oxietileno- oxipropileno)dióis, polioxialquileno trióis, politetrametileno glicóis, poliacetais, polihidróxi poliacrilatos, polihidróxi poliéster amidas e polihidróxi politioéteres, policaprolactona dióis e trióis, e seus semelhantes.
[031] Em uma concretização da presente invenção, os polióis usados na produção de polímeros sililados, mais especificamente polímeros de poliuretano sililados curáveis por umidade, são poli(oxietileno)dióis com pesos moleculares numéricos médios de cerca de 500 a cerca de 25.000 gramas por mol (g/mol). Em outra concretização da presente invenção, os polióis usados na produção de polímeros sililados, mais especificamente polímeros de poliuretano sililados curáveis por umidade, são poli(oxipropileno)dióis com pesos moleculares numéricos médios de cerca de 1.000 a cerca de 20.000 gramas por mol. Misturas de polióis de várias estruturas, pesos moleculares e/ou funcionalidades também podem ser usadas.
[032] Em uma concretização, o peso molecular numérico médio dos polióis é calculado pelo número hidroxila do poliol e pela funcionalidade do poliol. O número hidroxila do poliol é determinado de acordo com o padrão ASTM D4274 - 11, Standard Test Methods for Testing Polyurethane Raw Materials: Determination of Hydroxyl Numbers of Polyols (Métodos de Teste Padrão para Testar Materiais Brutos de Poliuretano: Determinação dos Números Hidroxila de Polióis).
[033] Outros poliéter polióis que podem ser usados incluem produtos obtidos pela polimerização de um óxido cíclico, por exemplo, óxido de etileno, óxido de propileno ou tetrahidrofurano, ou pela adição de um ou mais desses óxidos a iniciadores polifuncionais, por exemplo, água, etileno glicol, polietileno glicol, dietileno glicol, ciclohexano dimetanol, glicerol, trimetilolpropano, pentaeritritol ou Bisfenol A. Poliéteres especialmente úteis incluem polioxipropileno dióis e trióis, poli(oxietileno- oxipropileno)dióis e trióis obtidos pela adição simultânea ou em sequência de óxidos de etileno e propileno a iniciadores apropriados, e politetrametileno éter glicóis obtidos pela polimerização do tetrahidrofurano.
[034] Poliéteres contendo grupos amino terciários livres podem ser obtidos pela oxialquilação, por exemplo, oxipropilação, de amônia, aminas primárias ou secundárias e aminoálcoois. Exemplos de aminas adequadas incluem etileno diamina, anilina, benzilamina, tolueno diaminas, diaminodifenilmetano e polimetileno polifenil poliaminas. Aminoálcoois adequados incluem etanolamina, dietanolamina, trietanolamina, N-metildietanolamina, bis-(2-hidroxietil)anilina, bis-(2- hidroxipropil)anilina e bis-(2-hidroxietil)benzilamina. No processo de oxialquilação, misturas de iniciadores contendo amino e isentos de amino podem ser usadas, se desejado.
[035] Politioéter polióis também são polióis adequados. Eles incluem, por exemplo, produtos obtidos condensando o tiodiglicol à parte ou com outros glicóis, ácidos dicarboxílicos, formaldeído, aminoálcoois ou ácidos aminocarboxílicos.
[036] Policarbonato polióis também são polióis adequados. Eles incluem, por exemplo, produtos obtidos reagindo dióis, tais como 1,3-propanodiol, 1,4-butanodiol, 1,6-hexanodiol, dietileno glicol ou tetraetileno glicol, com diaril carbonatos, por exemplo, difenil carbonato, ou com fosgênio.
[037] Poliacetal polióis também são polióis adequados. Eles incluem, por exemplo, glicóis tais como dietileno glicol, trietileno glicol e hexanodiol com formaldeído. Poliacetais adequados também podem ser preparados polimerizando acetais cíclicos.
[038] Poliolefina polióis adequados incluem, por exemplo, homopolímeros e copolímeros de butadieno terminado em hidroxila.
[039] Dióis com cadeias de polioxietileno pendentes que podem ser usados no preparo do pré-polímero incluem os descritos na Patente dos EUA n° 3.905.929, por exemplo, cujo conteúdo incorpora-se ao presente documento na íntegra por referência.
[040] Poliéster polióis adequados incluem, por exemplo, produtos de reação terminados em hidroxila de álcoois polihídricos tais como etileno glicol, propileno glicol, dietileno glicol, neopentil glicol, 1,4-butanodiol, furano dimetanol, ciclohexano dimetanol, glicerol, trimetilolpropano ou pentaeritritol ou misturas desses com ácidos policarboxílicos, em especial ácidos dicarboxílicos ou seus derivados formadores de éster, por exemplo, ácidos succínicos, glutáricos e adípicos ou seus ésteres dimetílicos, anidrido ftálico ou tereftalato de dimetila. Poliésteres obtidos pela polimerização de lactonas, por exemplo, caprolactona, em conjunto com um poliol também podem ser usados. Poliesteramidas podem ser obtidas pela inclusão de amino-álcoois, tais como etanolamina, em misturas de poliesterificação. Poliésteres contendo grupos amino terciários livres podem ser obtidos incluindo polióis amino terciários, por exemplo, trietanolamina ou N-metildietanolamina, na reação de poliesterificação.
[041] Os poliéter polióis podem ter até 5 grupos hidroxila por cadeia de polímeros e, mais especificamente, ter uma funcionalidade de cerca de 1 a 2 grupos hidroxila por cadeia de polímeros e, mais especificamente ainda, uma funcionalidade de cerca de 2 grupos hidroxila por cadeia de polímeros (isto é, dióis). Especialmente adequados são os poliéter polióis preparados na presença de catalisadores cianeto de metal duplo (DMC), um catalisador hidróxido de metal alcalino ou um catalisador alcóxido de metal alcalino; vide, por exemplo, as Patentes dos EUA n° 3.829.505, 3.941.849, 4.242.490, 4.335.188, 4.687.851, 4.985.491, 5.096.993, 5.100.997, 5.106.874, 5.116.931, 5.136.010, 5.185.420 e 5.266.681, cujos conteúdos incorporam-se ao presente documento na íntegra por referência. Poliéter polióis produzidos na presença de catalisadores cianeto de metal duplo tendem a ter pesos moleculares altos e níveis de insaturação baixos, propriedades essas que, acredita- se, são responsáveis por seu desempenho aprimorado. Os poliéter polióis têm especificamente um peso molecular numérico médio de cerca de 1.000 a cerca de 25.000 gramas por mol, mais especificamente, de cerca de 2.000 a cerca de 20.000 gramas por mol e, mais especificamente ainda, de cerca de 4.000 a cerca de 18.000 gramas por mol. Em uma concretização da invenção, os poliéter polióis têm um nível de insaturação do grupo terminal de não mais que cerca de 0,04 miliequivalentes por grama do poliol. Em outra concretização da invenção, o poliéter poliol possui uma insaturação do grupo terminal de não mais que cerca de 0,02 miliequivalentes por grama do poliol. A quantidade de insaturação é determinada de acordo com o padrão ASTM D4671 - 05(2010)e1, Standard Test Method for Polyurethane Raw Materials: Determination of Unsaturation of Polyols (Método de Teste Padrão para Materiais Brutos de Poliuretano: Determinação da Insaturação de Polióis).
[042] Em uma concretização, o pré-polímero contendo grupos funcionais reativos, como o primeiro produto intermediário, é de Fórmula geral (1): em que R1 é um grupo orgânico contendo de 50 a 4.000 átomos de carbono e ao menos um grupo funcional selecionado a partir do grupo que consiste em -O-, -S, -OC(=O)NH-, -R2NC(=O)NH-, -C(=O)O-, -OC(=O)O-, -OCHR2O-, -C(=O)NR2-, -NR2- e -CR2=CHR22, em que cada ocorrência de R2 é independentemente hidrogênio, um grupo alquila contendo de 1 a 6 átomos de carbono ou fenila, de preferência hidrogênio; cada ocorrência de X é independentemente um grupo funcional reativo selecionado a partir do grupo que consiste em -OH, -SH, -NR3H- e -N=C=O, em que cada ocorrência de R3 é independentemente hidrogênio, um grupo alquila de 1 a 6 átomos de carbono ou fenila, mais especificamente hidrogênio; e o subscrito é um número inteiro de 1 a 5, mais especificamente 2 ou 3 e, mais especificamente ainda, 2.
[043] Em ainda outra concretização, o pré-polímero contendo grupos funcionais reativos de Fórmula (1) mais particularmente tem as estruturas selecionadas dentre o grupo composto pelas Fórmulas (2), (3) e (4):em que cada ocorrência de R13 é selecionada independentemente a partir do grupo que consiste em um grupo alquileno de cerca de 2 a cerca de 10 átomos de carbono, um grupo cicloalquileno de cerca de 5 a cerca de 10 átomos de carbono, um grupo arileno de cerca de 6 a cerca de 10 átomos de carbono e um grupo aralquileno de cerca de 7 a cerca de 12 átomos de carbono; cada ocorrência de R14 é selecionada independentemente a partir do grupo que consiste em um grupo alquileno de cerca de 1 a cerca de 10 átomos de carbono, um grupo cicloalquileno de cerca de 5 a cerca de 10 átomos de carbono, um grupo arileno de cerca de 6 a cerca de 10 átomos de carbono e um grupo aralquileno de cerca de 7 a cerca de 12 átomos de carbono; e os subscritos "d", "e" e "f" são números inteiros, e cada ocorrência de "d" é de 1 a cerca de 500, "e" é de 0 a cerca de 5, e "f" é de 1 a cerca de 500, sob a condição de que (d) (e) + f seja maior que ou igual a cerca de 25.
[044] Em ainda outra concretização, o pré-polímero contendo grupos funcionais reativos é de Fórmula (2), (3) ou (4) ou misturas dessas. Em uma concretização específica, cada R13 é independentemente etileno ou propileno, de preferência propileno, cada R14 é independentemente hexileno, metilfenileno ou "c" é de cerca de 100 a cerca de 500, de preferência de cerca de 125 a cerca de 225, "d" é 0, 1 ou 2, de preferência 0 ou 1, e "e" é de cerca de 100 a cerca de 500, de preferência de cerca de 125 a cerca de 225.
[045] Exemplos de polióis disponíveis na praça incluem a família de polióis Arcol® e a família de polióis Acclaim® de produtos de poliéter poliol que são usados em uma variedade de aplicações de uretano, tais como, por exemplo, adesivos, vedadores, elastômeros, espumas moldadas e espumas flexíveis.
[046] No processo revelado neste documento, vários agentes de extensão de cadeia são considerados adequados. Poliisocianatos são os agentes de extensão de cadeia preferidos. Diisocianatos, ou misturas desses, são particularmente preferidos. Por exemplo, o poliisocianato pode ser diisocianato de difenilmetano ("MDI"), diisocianato de difenilmetano polimérico ("pMDI"), diisocianato de parafenileno, diisocianato de naftaleno, MDI modificado com carbodiimida líquida e seus derivados, diisocianato de isoforona (IPDI), diciclohexilmetano-4,4‘-diisocianato, diisocianato de tolueno ("TDI"), particularmente o isômero 2,6-TDI, bem como vários outros poliisocianatos alifáticos e aromáticos que são consagrados na técnica, e combinações desses. Em uma concretização da invenção, o diisocianato é ao menos um membro selecionado a partir do grupo que consiste em diisocianato de hexametileno, diisocianato de fenileno, diisocianato de tolueno, diisocianato de 4,4-difenilmetano e vários isômeros do mesmo, diisocianato de isoforona, diisocianato de diciclohexilmetano, diisocianato de ciclohexano e 1,3-bis- (isocianatometil)ciclohexano.
[047] Em uma concretização, o processo inclui uma unidade de extensão de cadeia como uma câmara de processo a montante. Essa unidade de extensão de cadeia é usada para a reação de extensão de cadeia. A unidade de extensão de cadeia pode ser uma chaleira de batelada, uma unidade de reação continuamente agitada ou uma unidade de reação tubular. A unidade de extensão de cadeia é de preferência uma unidade de reação tubular com ao menos uma entrada e ao menos uma saída. A ao menos uma entrada recebe o poliol e o agente de extensão de cadeia na unidade de reação tubular de extensão de cadeia. O poliol e o agente de extensão de cadeia são misturados antes da introdução na entrada da unidade de reação tubular de extensão de cadeia ou são introduzidos separadamente através de duas entradas e misturados dentro da unidade de reação tubular de extensão de cadeia. A mistura do poliol e agente de extensão de cadeia é opcionalmente facilitada usando um misturador, tal como, por exemplo, um parafuso de mistura, um misturador estático ou defletores ligados à unidade de reação tubular. O poliol e o agente de extensão de cadeia reagem na unidade de reação tubular para produzir o pré-polímero de cadeia estendida contendo grupos funcionais reativos como primeiro produto intermediário. O pré-polímero de cadeia estendida contendo grupos funcionais reativos é então alimentado continuamente a jusante através da unidade de reação tubular de extensão de cadeia e através da saída da unidade de reação tubular de extensão de cadeia. Em uma concretização preferida, a unidade de extensão de cadeia alimenta o pré-polímero de cadeia estendida contendo grupos funcionais reativos à unidade de sililação, também conhecida como unidade de capeamento terminal.
[048] Em uma concretização, o processo inclui uma etapa de estabilização, na qual um pacote de estabilização é incorporado ao processo. O pacote de estabilização inclui ao menos um agente estabilizante. O pacote de estabilização pode ser adicionado em várias etapas no processo, inclusive a câmaras de processo a montante e a jusante. Por exemplo, o pacote de estabilização pode ser adicionado a um misturador a montante, a um trocador de calor a montante, a uma unidade de extensão de cadeia a montante, à unidade de sililação, a uma unidade de têmpera a jusante, a uma unidade de resfriamento a jusante, a uma unidade de armazenamento a jusante ou a um produto final (isto é, adesivo) que incorpora o polímero sililado.
[049] Descobriu-se que a deterioração da cor do pré-polímero pode ser tratada quando o pacote de estabilização é adicionado mais cedo no processo. Logo, embora o pacote de estabilização possa ser adicionado em várias etapas no decorrer do processo, é preferível que ele seja adicionado mais cedo no processo. Por exemplo, em uma concretização, o pacote de estabilização é adicionado ao primeiro produto intermediário antes da etapa de sililação. De preferência, o pacote de estabilização é adicionado antes da etapa de extensão de cadeia que produz o primeiro produto intermediário. Ainda mais preferivelmente, o pacote de estabilização é adicionado ao poliol antes de ajustar a temperatura em um trocador de calor, antes da reação com o agente de extensão de cadeia e/ou antes da reação com o agente sililante. Em uma concretização, o pacote de estabilização é adicionado ao poliol em um misturador a montante, tal como, por exemplo, um misturador estático, um misturador mecânico ou um tubo de mistura equipado com defletores. O poliol é alimentado a partir de um reservatório de poliol por uma bomba de medição com um fluxômetro e é direcionado ao misturador. O pacote de estabilização também é alimentado ao misturador a partir de um reservatório de pacote de estabilização. Contempla-se também que, em outras concretizações, o pacote de estabilização seja alimentado ao misturador junto com outros componentes de processo, tais como, por exemplo, catalisadores.
[050] O pacote de estabilização é misturado ao poliol para produzir um poliol estabilizado. O poliol estabilizado atua no presente processo como o primeiro produto intermediário ou pode ter sua cadeia estendida, conforme descrito neste documento, para formar o pré-polímero de cadeia estendida contendo grupos funcionais reativos. Esse poliol ou seu pré-polímero de cadeia estendida contendo grupos funcionais reativos resultante atua como o primeiro produto intermediário.
[051] Em uma concretização, o pacote de estabilização inclui um fenol estericamente impedido, um estabilizante fosfito ou combinações desses. Descobriu- se que a deterioração da cor do pré-polímero pode ser tratada quando o pacote de estabilização inclui um estabilizante fosfito. Logo, em uma concretização preferida, o pacote de estabilização inclui um estabilizante fosfito. Em uma concretização, o pacote de estabilização compreende um fenol estericamente impedido e um estabilizante fosfito.
[052] Em uma concretização, o processo compreende um pacote de estabilização que compreende um estabilizante fosfito e, como opção, um fenol estericamente impedido, sendo o pacote de estabilização incorporado ao presente processo em uma câmara de processo preliminar. De preferência, a câmara de processo preliminar é um misturador a montante ao qual o poliol é alimentado a partir de um reservatório de poliol. Em outras concretizações, o pacote de estabilização é acompanhado no misturador por um catalisador.
[053] Quando o pacote de estabilização é adicionado mais cedo no processo, tal como antes da reação de extensão de cadeia ou antes da reação de sililação, o pacote de estabilização viabiliza polímeros sililados de baixa coloração, composições de polímero sililado de baixa coloração e produtos contendo-os. Em uma concretização, o agente estabilizante ou pacote de estabilização produzem polímeros sililados e composições de polímero sililado com coloração inferior a 50 Pt-Co, mais especificamente inferior a 20 Pt-Co e, ainda mais especificamente, inferior a 10 Pt-Co, conforme medição de acordo com o padrão ASTM D1209, Standard Test Method for Color of Clear Liquids (Platinum-Cobalt Scale) [Método de Teste Padrão para a Coloração de Líquidos Claros (Escala Platina-Cobalto)]. Em uma concretização, o polímero sililado é um polímero de poliuretano sililado curável por umidade.
[054] Em uma concretização não exaustiva, as composições de polímero sililado produzidas pelo processo da presente invenção possuem estabilidade de cor, que é dada por uma mudança de cor que é calculada pela cor da composição de polímero sililado após envelhecê-la a 80° C por 4 dias menos a cor da composição de polímero sililado tal como quando produzida. A cor é determinada de acordo com o padrão ASTM D1209 - 05, Standard Test Method for Color of Clear Liquids (PlatinumCobalt Scale) [Método de Teste Padrão para a Coloração de Líquidos Claros (Escala Platina-Cobalto)]. A estabilidade de cor da composição de polímero sililado é igual ou inferior a 40 Pt-Co, mais especificamente inferior a 25 Pt-Co e, mais especificamente ainda, inferior a 20 Pt-Co. Em uma concretização, o polímero sililado é um polímero de poliuretano sililado curável por umidade.
[055] O termo "fenol estericamente impedido", conforme usado neste documento, refere-se a um composto orgânico em que um grupo hidroxila liga-se quimicamente a um átomo de carbono de um hidrocarboneto aromático e em que os átomos de carbono adjacentes ao carbono contendo o grupo hidroxila ligam-se a um átomo de carbono primário, secundário ou terciário de um grupo alquila, mais especificamente um átomo de carbono secundário ou terciário e, mais especificamente ainda, um átomo de carbono terciário de um grupo alquila. Em uma concretização, o fenol estericamente impedido é um antioxidante útil na invenção e pode ser descrito pela Fórmula geral (5):em que cada ocorrência de R18 é um radical orgânico monovalente ou polivalente de 1 a cerca de 50 átomos de carbono e, como opção, contendo substituintes selecionados a partir do grupo que consiste em grupo hidroxila, -OH; grupo amida, -C(=O)N(-)2; grupo éster, -C(=O)O-; grupo isocianurato, ; grupo éter, -O-; grupo amina, (-)2NH; hidrazida, -C(=O)N(-)NH(-)2-; grupo sulfeto, -S- ; e combinações desses.
[056] Mais especificamente, o antioxidante fenol estericamente impedido pode ter um peso molecular de cerca de 300 gramas/mol a cerca de 1.500 gramas/mol. Mais especificamente, o antioxidante fenol estericamente impedido pode conter ao menos dois grupos fenólicos por molécula com a Fórmula geral (6): em que R19 é um grupo orgânico bivalente, trivalente ou tetravalente de 1 a cerca de 50 átomos de carbono e, como opção, contendo substituintes selecionados a partir do grupo que consiste em um grupo hidroxila, -OH; grupo amida, -C(=O)N(-)2; O grupo éster, -C(=O)O-; grupo isocianurato, O; grupo éter, -O-; grupo amina, (-)2NH; hidrazida, -C(=O)N(-)NH(-)2-; grupo sulfeto, -S-; e combinações desses; e o subscrito "i" é um número inteiro de cerca de 2 a cerca de 4.
[057] Exemplos representativos e não exaustivos de antioxidantes fenol estericamente impedido incluem 4-[[3,5-bis[(3,5-diterc-butil-4-hidroxifenil)metil]-2,4,6- trimetilfenil]metil]-2,6-diterc-butilfenol; 3-(3,5-diterc-butil-4-hidroxifenil)propanoato de octadecila; 3-(3,5-diterc-butil-4-hidroxifenil)-N’-[3-(3,5-diterc-butil-4-hidroxifenil)propanoil]propanohidrazida; etilenobis(oxietileno)bis-3,5-terc-butil-4- hidróxi-m-tolil)-propionato; tetraquis(3-(3,5-di-terc-4-hidroxifenil)propionato de pentaeritritol; bis[3-(3,5-di-terc-butil-4-hidroxifenil)propionato-N,N’-hexano-1,6- diilbis(3-(3,5-di-terc-butil-4-hidroxifenilpropionamida) de tiodietileno; 1,3,5-tris-(3,5-di- terc-butil-4-hidroxibenzil)-1,3-5-triazina-2,4,6(1H,3H,5H-)-triona; 3,5-di-terc-butil-4- hidróxi-tolueno; 4,4-metileno-bis(3,5-di-terc-butilfenol); e misturas desses.
[058] O estabilizante de processo fosfito é um antioxidante que reage com hidroperóxidos ou outros compostos geradores de cor que se formam durante o processo, que previne a degradação provocada pelo processo e, como opção, expande o desempenho dos antioxidantes fenol estericamente impedido. O estabilizante fosfito contém três ligações simples oxigênio-fósforo. Mais especificamente, o estabilizante fosfito tem a Fórmula geral (7): em que cada ocorrência de R20 é selecionada independentemente a partir do grupo que consiste em um hidrocarboneto monovalente contendo de 1 a cerca de 25 átomos de carbono, um hidrocarboneto monovalente contendo de 1 a cerca de 25 átomos de carbono e ao menos um heteroátomo selecionado a partir do grupo que consiste em átomo de oxigênio, átomos de nitrogênio e átomo de enxofre, e um hidrocarboneto polivalente contendo de 1 a cerca de 25 átomos de carbono, em que ao menos um átomo de carbono liga-se ao oxigênio do grupo oxigênio-fósforo e ao menos um átomo de carbono liga-se de maneira covalente a um átomo de carbono do grupo R21; cada ocorrência de R21 é selecionada independentemente a partir do grupo que consiste em um hidrocarboneto monovalente contendo de 1 a cerca de 25 átomos de carbono, um hidrocarboneto monovalente contendo de 1 a cerca de 25 átomos de carbono e ao menos um heteroátomo selecionado a partir do grupo que consiste em átomo de oxigênio, átomos de nitrogênio e átomo de enxofre, e um hidrocarboneto polivalente contendo de 1 a cerca de 25 átomos de carbono, em que ao menos um átomo de carbono liga-se ao oxigênio do grupo oxigênio-fósforo e ao menos um átomo de carbono liga-se de maneira covalente a um átomo de carbono do grupo R20; e cada ocorrência de R22 é independentemente um hidrocarboneto monovalente contendo 1 a cerca de 25 átomos de carbono e, como opção, contendo ao menos um heteroátomo selecionado a partir do grupo que consiste em átomo de oxigênio, átomos de nitrogênio e átomo de enxofre.
[059] Em particular, o estabilizante de processo fosfito contém grupos R20, R21 e R22 que são grupos alquila monovalentes, grupos arila ou grupos hidrocarboneto aromático substituídos com alquila.
[060] Exemplos representativos e não exaustivos de estabilizantes fosfito incluem tris(2,4-di-terc-butilfenil)fosfito; 2-(2,4,8,10-tetraterc-butilbenzo[d][1,3,2]benzodioxafosfepin-6-il)óxi-N,N-bis[2-(2,4,8,10-tetraterc- butilbenzo[d][1,3,2]benzodioxafosfepin-6-il)oxietil]etanamina; bis(2,4-di-terc-butil-6- metilfenil)-etil-fosfito; 3,9-bis-(2,4-di-terc-butil-fenóxi)-2,4,8,10-tetraoxa-3,9-difosfa- espiro[5.5]undecano; e misturas desses.
[061] Em uma concretização, os estabilizantes são selecionados a partir do grupo que consiste em fenóis impedidos e fosfitos disponibilizados como Substâncias Químicas Especiais com os nomes comerciais de "Anox 20" e "Uvasil 299 HM/LM" (Great Lakes), "Doverphos 6" (Dover Chemical) e "Irganox 1010", "Irganox 1076", "Tinuvin 770", "Tinuvin 327", "Tinuvin 213" e "Tinuvin 622 LD" (Ciba), respectivamente.
[062] Em uma concretização específica, o pacote de estabilização é uma mistura de fenol impedido e fosfito. A razão de peso do fenol impedido para o fosfito é de 1% a 99% em peso de fenol impedido, mais especificamente de 2% a 50% em peso de fenol impedido e, mais especificamente ainda, de 3% a 15% em peso de fenol impedido, com base no peso total do fenol impedido e fosfito. Em uma concretização, o processo inclui temperar a composição de polímero sililado adicionando um pacote de sequestro que compreende uma mistura de 2-pirrolidona e ε-caprolactama à composição de polímero sililado. Nessa concretização, o agente sililante é isocianatopropiltrimetoxissilano, o pré-polímero possui grupos terminais hidroxila ou isocianato e a etapa de adicionar o pacote de estabilização contendo um estabilizante fosfito inclui ainda adicionar um fenol impedido.
[063] Em uma concretização, o processo revelado neste documento compreende uma etapa de sililação. Essa etapa de sililação compreende uma reação de sililação em que um primeiro produto intermediário é reagido com um agente sililante. O primeiro produto intermediário e o agente sililante são alimentados à unidade de sililação, onde misturam-se e reagem para produzir um segundo produto intermediário. O primeiro produto intermediário é um pré-polímero contendo grupos funcionais reativos, tal como um poliol, um pré-polímero de cadeia estendida contendo grupos funcionais reativos, um poliol estabilizado, um pré-polímero de cadeia estendida contendo grupos funcionais reativos estabilizado ou qualquer combinação desses, conforme descrito neste documento. O segundo produto intermediário é uma composição de polímero sililado ou uma composição de polímero parcialmente sililado. Em uma concretização, o segundo produto intermediário compreende um polímero de poliuretano sililado curável por umidade. Uma composição de polímero parcialmente sililado contém grupos reativos não reagidos. Esses grupos reativos não reagidos podem ser do primeiro produto intermediário ou do agente sililante ou de outros componentes opcionalmente incluídos. Por exemplo, quando a reação de sililação não avança até a conclusão, o segundo produto intermediário conterá pré- polímeros parcialmente sililados, o que significa os pré-polímeros contêm grupos funcionais reativos não reagidos. O polímero sililado ou parcialmente sililado pode ser removido da unidade de sililação ou, se o processo for um processo contínuo, ser direcionado a jusante através de uma saída a câmaras de processo a jusante, incluindo trocadores de calor, misturadores para adicionar outros componentes opcionais, unidades de têmpera e um reservatório de armazenamento, ou direcionado a jusante para novo processamento. O polímero sililado pode ser removido da composição de polímero sililado, se desejado, por métodos conhecidos, tais como, por exemplo, exposição da composição de polímero sililado a vácuo e/ou calor para remover componentes de ponto de ebulição baixo, cromatografia por exclusão de tamanho, precipitação a partir de solventes e passagem através de membranas ou peneiras moleculares.
[064] Vários agentes sililantes são contemplados dentro do âmbito da presente invenção. A escolha da reação de sililação dependerá dos grupos funcionais reativos que se fazem presentes no primeiro produto intermediário. Por exemplo, quando os grupos funcionais reativos do primeiro produto intermediário incluírem uma hidroxila, o agente sililante terá grupos funcionais correspondentes que sejam reativos com o grupo hidroxila do primeiro produto intermediário. Em um exemplo, o primeiro produto intermediário é um poliol com grupos hidroxila como grupo funcional reativo e o agente sililante contém um grupo funcional isocianato (isto é, NCO). Quando o primeiro produto intermediário inclui grupos funcionais reativos isocianato, o agente sililante inclui grupos funcionais amina (isto é, -NH-), hidroxila (isto é, -OH) ou tiol (isto é, -SH).
[065] Agentes sililantes específicos com grupos funcionais isocianato incluem isocianatossilanos, por exemplo. Agentes sililantes específicos com grupos funcionais amina incluem aminossilanos, por exemplo. Outros agentes sililantes específicos adequados também são descritos em outras partes neste documento.
[066] Em uma concretização, agentes sililantes adequados têm a Fórmula geral (8): em que: Y é um grupo funcional selecionado a partir do grupo que consiste em -N=C=O, -SH, -OH e -NHR6, onde R6 é selecionado a partir do grupo que consiste em hidrogênio, um grupo alquila contendo de 1 a cerca de 10 átomos de carbono, um grupo cicloalquila contendo de cerca de 5 a cerca de 10 átomos de carbono, um grupo aralquila contendo de cerca de 7 a cerca de 10 átomos de carbono, fenila e -CH[(C=O)OR7]CHR8C(=O)OR7, onde R7 é um grupo alquila de 1 a cerca de 10 átomos de carbono, um grupo cicloalquila de cerca de 5 a cerca de 10 átomos de carbono, um grupo arila de cerca de 6 a cerca de 10 átomos de carbono ou um grupo aralquila de cerca de 7 a cerca de 10 átomos de carbono, e R8 é um grupo alquila de 1 a cerca de 10 átomos de carbono, um grupo cicloalquila de cerca de 5 a cerca de 10 átomos de carbono, um grupo arila de cerca de 6 a cerca de 10 átomos de carbono ou um grupo aralquila de cerca de 7 a cerca de 10 átomos de carbono; R4 é um grupo alquileno bivalente contendo de 1 a cerca de 10 átomos de carbono, um grupo cicloalquileno contendo de cerca de 5 a cerca de 10 átomos de carbono ou um grupo arileno contendo de cerca de 6 a cerca de 10 átomos de carbono; cada ocorrência de R5 é um grupo alquila de 1 a cerca de 18 átomos de carbono ou -R9(OR10)cOR11, onde R9 é um grupo alquila de 1 a cerca de 18 átomos de carbono, R10 é um grupo alquileno bivalente de cerca de 2 a cerca de 4 átomos de carbono, e R11 é um grupo alquila de 1 a cerca de 10 átomos de carbono ou -C(=O)R12, onde R12 é hidrogênio ou um grupo alquila de 1 a cerca de 6 átomos de carbono; e os subscritos "b" e "c" são números inteiros, onde "b" é 0 a cerca de 2 e "c" é 0 a cerca de 5.
[067] Em uma concretização, o grupo X no pré-polímero contendo grupos funcionais reativos é -OH, e os grupos Y no agente sililante são -N=C=O. Em outra concretização, o grupo X no pré-polímero contendo grupos funcionais reativos é -N=C=O, e os grupos Y no agente sililante são -NHR6, onde R6 é selecionado a partir do grupo que consiste em hidrogênio, um grupo alquila contendo de 1 a cerca de 10 átomos de carbono, um grupo cicloalquila contendo de cerca de 5 a cerca de 10 átomos de carbono, um grupo aralquila contendo de cerca de 7 a cerca de 10 átomos de carbono, fenila e -CH[(C=O)OR7]CHR8C(=O)OR7, onde R7 é um grupo alquila de 1 a cerca de 10 átomos de carbono, um grupo cicloalquila de cerca de 5 a cerca de 10 átomos de carbono, um grupo arila de cerca de 6 a cerca de 10 átomos de carbono ou um grupo aralquila de cerca de 7 a cerca de 10 átomos de carbono, e R8 é um grupo alquila de 1 a cerca de 10 átomos de carbono, um grupo cicloalquila de cerca de 5 a cerca de 10 átomos de carbono, um grupo arila de cerca de 6 a cerca de 10 átomos de carbono ou um grupo aralquila de cerca de 7 a cerca de 10 átomos de carbono.
[068] Em uma concretização, o agente sililante é definido pela Fórmula (8), em que Y é -N=C=O ou -NHR6, onde R6 é conforme definido acima, R4 é metileno, etileno ou propileno, R5 é metila ou etila, e "b" é 0 ou 1, de preferência 0.
[069] Outros agentes sililantes adequados incluem isocianatossilanos, mercaptossilanos e aminossilanos. Por exemplo, o isocianatossilano pode ser selecionado a partir do grupo que consiste em 3-isocianatopropilmetildimetoxissilano, 3-isocianatopropiltrimetoxissilano e 3-isocianatopropiltrietoxissilano. Um isocianatossilano adequado é disponibilizado pela Momentive Performance Materials, Inc. com o nome de Silquest*A-Link 35. Os aminossilanos podem ser selecionados, por exemplo, a partir do grupo que consiste em 4-amino-3,3- dimetilbutiltrimetoxissilano, 4-amino-3,3-dimetilbutildimetoximetilsilano, N-metil-4- amino-3,3-dimetilbutiltrimetoxissilano, aminoisopropoxietiltrimetoxissilano,aminoisopropoxipropiltrimetoxissilano, 4-amino-3,3-dimetilbutiltrietoxissilano, 4- amino-3,3-dimetilbutildietoximetilsilano, N-metil-4-amino-3,3-dimetilbutiltrietoxissilano, N-fenil-3-aminopropiltrimetoxissilano e aminoisopropoxietiltrietoxissilano.
[070] Outros agentes sililantes adequados incluem os mercaptossilanos 2- mercaptoetil trimetoxissilano, 3-mercaptopropil trimetoxissilano, 2-mercaptopropil trietoxissilano, 3-mercaptopropil trietoxissilano, 2-mercaptoetil tripropoxissilano, 2- mercaptoetil tri sec-butoxissilano, 3-mercaptopropil tri-t-butoxissilano, 3- mercaptopropil triisopropoxissilano, 3-mercaptopropil trioctoxissilano, 2-mercaptoetil tri-2‘-etilhexoxissilano, 2-mercaptoetil dimetoxi etoxissilano, 3-mercaptopropil metoxietoxipropoxissilano, 3-mercaptopropil dimetoxi metilsilano, 3-mercaptopropil metóxi dimetilsilano, 3-mercaptopropil etóxi dimetilsilano, 3-mercaptopropil dietóxi metilsilano, 3-mercaptopropil ciclohexóxi dimetil silano, 4-mercaptobutil trimetoxissilano, 3-mercapto-3-metilpropiltrimetoxissilano, 3-mercapto-3-metilpropil- tripropoxissilano, 3-mercapto-3-etilpropil-dimetóxi metilsilano, 3-mercapto-2- metilpropil trimetoxissilano, 3-mercapto-2-metilpropil dimetoxifenilsilano, 3-mercaptociclohexil-trimetoxissilano, 12-mercaptododecil trimetóxi silano, 12-mercaptododecil trietóxi silano, 18-mercaptooctadecil trimetoxissilano, 18-mercaptooctadecil metoxidimetilsilano, 2-mercapto-2-metiletil-tripropoxissilano, 2-mercapto-2-metiletil-trioctoxissilano, 2-mercaptofenil trimetoxissilano, 2-mercaptofenil trietoxissilano, 2-mercaptotolil trimetoxissilano, 2-mercaptotolil trietoxissilano, 1-mercaptometiltolil trimetoxissilano, 1-mercaptometiltolil trietoxissilano, 2-mercaptoetilfenil trimetoxissilano, 2-mercaptoetiifenil trietoxissilano, 2-mercaptoetiltolil trimetoxissilano, 2-mercaptoetiltolil trietoxissilano, 3-mercaptopropilfenil trimetoxissilano e 3-mercaptopropilfenil trietoxissilano, e os aminossilanos 3-aminopropiltrimetoxissilano, 3-aminopropiltrietoxissilano, 4-aminobutiltrietoxissilano, N-metil-3-amino-2-metilpropiltrimetoxissilano, N-etil-3- amino-2-metilpropiltrimetoxissilano, N-etil-3-amino-2-metilpropildietoximetilsilano, N-etil-3-amino-2-metilpropiltrietoxissilano, N-etil-3-amino-2- metilpropilmetildimetoxissilano, N-butil-3-amino-2-metilpropiltrimetoxissilano, 3-(N- metil-2-amino-1-metil-1-etóxi)-propiltrimetoxissilano, N-etil-4-amino-3,3-dimetil- butildimetoximetilsilano, N-etil-4-amino-3,3-dimetilbutiltrimetóxi-silano, N-(ciclohexil)- 3-aminopropiltrimetoxissilano, N-(2-aminoetil)-3-aminopropiltrimetoxissilano,N-(2-aminoetil)-3-aminopropiltrietóxi-silano, N-(2-aminoetil)-3-aminopropilmetildimetoxissilano, aminopropiltrietoxissilano, bis-(3-trimetoxissilil-2- metilpropil)amina e N-(3‘-trimetoxissililpropil)-3-amino-2-metilpropiltrimetoxissilano.
[071] Em uma concretização, o agente sililante é usado em uma quantidade na faixa de cerca de 0,2 a cerca de 1,5 equivalentes molares com base no pré- polímero contendo grupos funcionais reativos. A razão molar do agente sililante de Fórmula (5) para o pré-polímero contendo grupos funcionais reativos de Fórmula (1) baseia-se na razão molar do grupo funcional Y no agente sililante para os grupos funcionais X no pré-polímero contendo grupos funcionais reativos, onde a razão molar (Y:X) é de cerca de 0,2:1 a cerca de 1,2:1, mais especificamente de cerca de 0,8:1 a cerca de 1,1:1, mais especificamente ainda de cerca de 0,9:1 a cerca de 1,05:1.
[072] Quando o grupo X do pré-polímero contendo grupos funcionais reativos é um grupo hidroxila, a quantidade molar do teor de hidroxila do pré-polímero contendo grupos funcionais reativos é determinada com base no número hidroxila. O número hidroxila é determinado de acordo com o padrão ASTM D4274 - 11, Standard Test Methods for Testing Polyurethane Raw Materials: Determination of Hydroxyl Numbers of Polyols (Métodos de Teste Padrão para Testar Materiais Brutos de Poliuretano: Determinação dos Números Hidroxila de Polióis). Quando o grupo X do pré-polímero contendo grupos funcionais reativos ou o grupo Y do agente sililante é um grupo isocianato, a quantidade molar do teor de isocianato no pré-polímero contendo grupos funcionais reativos ou no agente sililante é determinada de acordo com o padrão ASTM D2572 - 97 (2010), Standard Test Method for Isocyanate Groups in Urethane Materials or Prepolymers (Método de Teste Padrão para Grupos Isocianato em Materiais ou Pré-Polímeros de Uretano). Quando o grupo X ou Y é um grupo amina, a quantidade molar do teor de amina no pré-polímero contendo grupos funcionais reativos ou no agente sililante é determinada de acordo com o padrão ASTM D2074 - 07(2013), Standard Test Methods for Total, Primary, Secondary, and Tertiary Amine Values of Fatty Amines by Alternative Indicator Method (Métodos de Teste Padrão para os Valores de Amina Total, Primária, Secundária e Terciária de Aminas Graxas por Método Indicador Alternativo).
[073] A reação do agente sililante pode ser realizada usando menos que ou mais que uma quantidade estequiométrica do agente sililante. A reação do poliisocianato com os polióis na reação de extensão de cadeia pode ser incompleta antes da adição do agente sililante. Nesses casos, o produto de reação pode conter grupos funcionais X, residuais provenientes do pré-polímero contendo grupos funcionais reativos, ou grupos funcionais Y, provenientes do agente sililante. O excesso de grupos funcionais X ou Y pode ser temperado.
[074] Em uma concretização, o polímero sililado produzido pelo processo é um polímero sililado temperado, onde o polímero sililado contendo grupos funcionais reativos é temperado por um agente sequestrante. O polímero sililado temperado é um terceiro produto intermediário. Em uma concretização, o produto sililado temperado produzido pelo processo é um polímero sililado curável por umidade, mais especificamente um polímero de poliuretano sililado curável por umidade.
[075] O polímero sililado temperado possui a Fórmula geral (9): em que: consiste em cada ocorrência de X1 é um grupo funcional selecionado a partir do grupo que , -NHC(=O)OR15, -NHC(=O)NR16R17, N=C=O, CH2=CH- e -OH, em que cada ocorrência de R15 é um radical de hidrocarboneto monovalente contendo de cerca de 1 a cerca de 30 átomos de carbono e, como opção, podendo conter um heteroátomo, de preferência um grupo alquila de 1 a cerca de 6 átomos de carbono ou fenila, cada ocorrência de R16 é hidrogênio, um grupo alquila de 1 a cerca de 6 átomos de carbono ou fenila, cada ocorrência de R17 é hidrogênio, um grupo alquila de 1 a cerca de 6 átomos de carbono ou fenila, e o subscrito "h" é um número inteiro de 1 a cerca de 6, de preferência 1 ou 2; cada ocorrência de A1 é um grupo funcional selecionado a partir do grupo que consiste em -O-, -S- e -NH-; cada ocorrência de A2 é um grupo funcional selecionado a partir do grupo que consiste em -S- e -NR6, onde R6 é selecionado a partir do grupo que consiste em hidrogênio, um grupo alquila contendo de 1 a cerca de 10 átomos de carbono, um grupo cicloalquila contendo de cerca de 5 a cerca de 10 átomos de carbono, um grupo aralquila contendo de cerca de 7 a cerca de 10 átomos de carbono, fenila e -CH[(C=O)OR7]CHR8C(=O)OR7, onde R7 é um grupo alquila de 1 a cerca de 10 átomos de carbono, um grupo cicloalquila de cerca de 5 a cerca de 10 átomos de carbono, um grupo arila de cerca de 6 a cerca de 10 átomos de carbono ou um grupo aralquila de cerca de 7 a cerca de 10 átomos de carbono, e R8 é um grupo alquila de 1 a cerca de 10 átomos de carbono, um grupo cicloalquila de cerca de 5 a cerca de 10 átomos de carbono, um grupo arila de cerca de 6 a cerca de 10 átomos de carbono ou um grupo aralquila de cerca de 7 a cerca de 10 átomos de carbono; R1 é um grupo orgânico contendo de cerca de 50 a cerca de 4.000 átomos de carbono e ao menos um grupo funcional selecionado a partir do grupo que consiste em -O-, -S-, -OC(=O)NH-, -R2NC(=O)NH-, -C(=O)O-, -OC(=O)O-, -OCHR2O- , -C(=O)NR2- e -NR2-, em que cada ocorrência de R2 é independentemente hidrogênio, um grupo alquila contendo de 1 a cerca de 6 átomos de carbono ou fenila, de preferência hidrogênio; R4 é um grupo alquileno bivalente contendo de 1 a cerca de 10 átomos de carbono, um grupo cicloalquileno contendo de cerca de 5 a cerca de 10 átomos de carbono ou um grupo arileno contendo de cerca de 6 a cerca de 10 átomos de carbono; cada ocorrência de R5 é um grupo alquila de 1 a cerca de 18 átomos de carbono ou -R9(OR10)cOR11, onde R9 é um grupo alquila de 1 a cerca de 18 átomos de carbono, R10 é um grupo alquileno bivalente de cerca de 2 a cerca de 4 átomos de carbono, e R11 é um grupo alquila de 1 a cerca de 10 átomos de carbono ou -C(=O)R12, onde R12 é hidrogênio ou um grupo alquila de 1 a cerca de 6 átomos de carbono, e os subscritos "a", "b", "c" e "h" são números inteiros, onde "a" é 1 a cerca de 5, "b" é 0 a cerca de 2, "c" é 0 a cerca de 5 e "g" é 0 ou 1, sob as condições de que: (i) a - g seja maior que ou igual a 1, e (ii) quando A1 for -O- ou -S-, A2 seja -NH-.
[076] Em uma concretização, o processo revelado neste documento compreende uma etapa de têmpera. A etapa de têmpera compreende incorporar ao menos um agente sequestrante ao processo. Em um processo em bateladas, o primeiro agente sequestrante é adicionado de preferência diretamente à unidade de sililação ou à composição de polímero sililado após remoção da unidade de sililação. Como alternativa, em um processo contínuo, contempla-se que o ao menos um agente sequestrante seja adicionado em várias câmaras de processo, inclusive na unidade de sililação. No entanto, é preferível que o ao menos um agente sequestrante seja adicionado a jusante em uma unidade de têmpera. A têmpera da composição de polímero sililado produz uma composição de polímero sililado temperado como terceiro produto intermediário. Em um processo contínuo, o terceiro produto intermediário pode ser removido da câmara de processo e, o polímero sililado temperado, recuperado. Como alternativa, a composição de polímero sililado temperado é direcionada a jusante a uma câmara de processo a jusante, conforme descrito acima.
[077] Um pacote de sequestro pode ser usado em vez de um agente sequestrante simples para temperar o polímero sililado. O pacote de sequestro compreende ao menos um agente sequestrante e ao menos outro ingrediente, tal como, por exemplo, solvente, dissecante, catalisadores e seus semelhantes, ou dois ou mais agentes sequestrantes e, como opção, outros ingredientes. O pacote de sequestro reage com a composição de polímero sililado, ou ao menos uma segunda parte dela, para reduzir a quantidade de grupos funcionais reativos não reagidos presentes na composição de polímero sililado. Embora vários agentes sequestrantes sejam contemplados para o presente processo, para a surpresa de todos, descobriu- se que agentes sequestrantes que são amidas cíclicas, particularmente amidas C4-C7, permitem um processo mais eficiente e viabilizam polímeros sililados com menos fluência de viscosidade. Sem a intenção de nos prender a uma única teoria, acredita- se que as altas temperaturas do presente processo reduzem a utilidade dos agentes sequestrantes convencionais. Em contrapartida, amidas C4-C7 adequadas, com pontos de ignição altos, são menos susceptíveis às altas temperaturas do processo e, portanto, são mais adequadas para temperar os grupos reativos não reagidos no segundo produto intermediário. Em uma concretização preferida, a amida C4-C7 é selecionada dentre 2-pirrolidona e ε-caprolactama. Em uma concretização, o pacote de sequestro compreende ainda viniltrimetoxissilano em uma mistura com o ao menos um agente sequestrante amida cíclica.
[078] Agentes sequestrantes adequados incluem agentes sequestrantes reativos a isocianato que possuem ao menos um hidrogênio ativo. Além disso, o agente sequestrante reativo a isocianato da presente invenção é tal que reage com isocianato a uma taxa mais alta que a da reação indesejada que causa aumento da viscosidade. Reações indesejáveis incluem a reação adicional do agente sililante contendo grupos isocianato com o polímero sililado, tal como, por exemplo, a reação de isocianato com uretano de modo a formar alofanato, a reação de isocianato com ureia de modo a formar biureto, e a reação de polímeros terminados em hidroxila com polímeros terminados em isocianato de modo a formar um novo grupo uretano e aumentar a viscosidade da composição de polímero sililado.
[079] Em uma concretização, um pacote de sequestro adequado inclui amidas C4-C7 cíclicas, tais como 2-pirrolidona, ε-caprolactama ou misturas dessas. Quando o pacote de sequestro inclui ε-caprolactama como agente sequestrante, um solvente pode ser usado para solubilizar o agente sequestrante. Por exemplo, o agente sequestrante pode fazer parte de um pacote de sequestro que inclui um solvente e uma ε-caprolactama. Em outra concretização, o pacote de sequestro é 2-pirrolidona ou 2-pirrolidona em um solvente. Em ainda outra concretização, o pacote de sequestro inclui um solvente, 2-pirrolidona e ε-caprolactama. Solventes adequados incluem éteres, cetonas, ésteres ou viniltrimetoxissilano.
[080] O agente sequestrante reativo a isocianato ou pacote de sequestro podem ser adicionados à composição de polímero sililado da reação de sililação, que pode conter ainda o agente sililante, pré-polímero contendo grupos funcionais reativos, polímero parcialmente sililado, polímero sililado e, como opção, outros ingredientes, tais como catalisadores e solventes não próticos, em um tempo desejado próximo ao fim da reação de sililação. Entende-se que, no caso de polióis estendidos por diisocianato ou poliisocianato, o polímero terminado em hidroxila pode conter isocianato residual, seja proveniente de diisocianato ou poliisocianato parcialmente reagido ou de diisocianato ou poliisocianato não reagido. O isocianato residual presente na composição de polímero sililado pode ser proveniente do diisocianato ou poliisocianato usado para estender a cadeia do poliol, ou proveniente do isocianatossilano usado para reagir com o pré-polímero contendo grupos funcionais hidroxila. O tempo desejado para a adição do agente reativo a isocianato pode ser determinado pela viscosidade da mistura de reação, ou por algum outro método. Sendo assim, o agente sequestrante reativo a isocianato é adicionado à mistura de reação a uma viscosidade específica dependendo da fórmula e das propriedades desejadas do produto final.
[081] Em uma concretização, o agente sequestrante reativo a isocianato é adicionado à mistura de reação a uma faixa de viscosidade de cerca de 1.000 cP a cerca de 150.000 cP, medida a uma temperatura de 25° C, e, em outra concretização da invenção, de cerca de 30.000 cP a cerca de 75.000 cP, medida a uma temperatura de 25° C. Dessa forma, o agente sequestrante reativo a isocianato minimiza a variação na viscosidade final da composição de polímero sililado de batelada para batelada.
[082] Permite-se que o agente sequestrante reativo a isocianato reaja com a mistura de reação contendo isocianato por tempo suficiente para garantir que todo o isocianato residual, ou uma quantidade significativa do mesmo, reaja. O agente sequestrante reativo a isocianato pode ser adicionado em uma quantidade estequiométrica em relação ao isocianato residual, mas é preferível adicionar um excesso do agente sequestrante reativo a isocianato para garantir que todo o isocianato residual reaja.
[083] O agente sequestrante reativo a isocianato pode ser adicionado não diluído ou como uma mistura com outros materiais. A composição de polímero sililado pode ser então monitorada para determinar se ela ainda contém grupos reativos não reagidos específicos. Por exemplo, o desaparecimento de grupos reativos não reagidos pode ser determinado diretamente por técnicas analíticas, tais como espectroscopia no infravermelho e titulação, ou diretamente por medição da viscosidade constante da composição de polímero sililado. Por exemplo, a sililação dos pré-polímeros com grupos funcionais reativos quando os grupos funcionais reativo são isocianato é considerada completa quando menos que 0,05% em peso de NCO, mais especificamente menos que 0,02% em peso de NCO e, mais especificamente, nenhum -N=C=O residual pode ser detectado por nenhuma das técnicas. Um método preferido para determinar o -N=C=O residual é o padrão ASTM D2572 - 97 (2010), Standard Test Method for Isocyanate Groups in Urethane Materials or Prepolymers (Método de Teste Padrão para Grupos Isocianato em Materiais ou Pré-Polímeros de Uretano).
[084] De acordo com uma concretização da invenção, o agente sequestrante reativo a isocianato é um monoálcool ou uma mistura de diferentes monoálcoois. Em outra concretização, o monoálcool é combinado a uma amida C4-C7.
[085] Monoálcoois são usados porque têm pouco odor, não contribuem para a coloração do polímero sililado e inibem a reação do polímero terminado em hidroxila residual com um grupo alcoxissilila. Outros compostos de hidrogênio ativo, tais como aminas e ácidos orgânicos, têm forte odor, podem causar coloração e podem catalisar a reação do polímero terminado em hidroxila residual com um grupo alcoxissilila.
[086] O agente sequestrante reativo a isocianato monoalcanol possui a Fórmula geral (10):em que R15 é um radical de hidrocarboneto monovalente contendo de cerca de 1 a cerca de 30 átomos de carbono e, como opção, podendo conter um heteroátomo. O heteroátomo pode ser, por exemplo, oxigênio, que pode formar grupos organofuncionais, tais como éteres, éster e grupos cetona. Em outra concretização, o radical de hidrocarboneto é selecionado a partir do grupo que consiste em alquila linear, alquila ramificada, cicloalquila, alquenila, arila, arenila e aralquila.
[087] Exemplos não exaustivos representativos de R15 incluem alquila, tal como metila, etila, propila, isopropila, butila, pentila, dodecila, ciclohexila, ciclopentila e 3-metilhexila; alquenila, tal como vinila, alila e metalila; arila, tal como fenila; arenila, tal como 4-metilfenila, 2,4-dimetilfenila e 2,4,6-trimetilfenila; e aralquila, tal como benzila e 2-feniletila.
[088] Em outra concretização da invenção, os monoálcoois têm o grupo hidroxila ligado a um carbono primário. Um carbono primário é aquele em que ao menos dois átomos de hidrogênio ligam-se ao carbono, -CH2OH. Os agentes sequestrantes monoálcool da presente invenção são mais reativos ao grupo isocianato porque são menos estericamente impedidos.
[089] De acordo com uma concretização da invenção, monoálcoois úteis como agentes sequestrantes reativos a isocianato incluem metanol, etanol, n- propanol, isopropanol, n-butanol, sec-butanol, terc-butanol, hexanol, ciclohexanol e seus semelhantes, e misturas desses.
[090] Em uma concretização específica da invenção, quando o grupo terminal alcoxissilila do polímero sililado é uma metoxissilila, o agente sequestrante reativo a isocianato específico é metanol. Em outra concretização específica da invenção, quando o grupo terminal alcoxissilila do polímero sililado é uma etoxissilila, o agente sequestrante reativo a isocianato específico é etanol.
[091] Em uma concretização da invenção, a mistura do segundo produto intermediário com o pacote de sequestro resulta em uma composição de polímero sililado temperado com teor reduzido de grupos funcionais reativos não reagidos. Por exemplo, em uma concretização específica, a mistura da composição de polímero sililado com o agente sequestrante ou pacote de sequestro reduz a quantidade de grupos isocianato. A quantidade de grupos isocianato pode ser determinada por métodos conhecidos, tal como por titulação. Além disso, a redução de grupos isocianato também é indicada pela composição com uma viscosidade especificamente de cerca de 1.000 cP a cerca de 150.000 cP, mais especificamente de cerca de 30.000 cP a cerca de 75.000 cP e, mais especificamente ainda, de cerca de 35.000 cP a cerca de 65.000 cP, todas medidas a 25°C. Em uma concretização, o pacote de sequestro compreende ao menos um de amida C4-C7 ou um monoálcool reativo a isocianato.
[092] Em uma concretização específica, o polímero sililado temperado é um novo polímero com a Fórmula geral (11): cada ocorrência de A1 é um grupo funcional selecionado a partir do grupo que consiste em -O-, -S- e -NH-; cada ocorrência de A2 é um grupo funcional selecionado a partir do grupo que consiste em -S- e -NR6, onde R6 é selecionado a partir do grupo que consiste em hidrogênio, um grupo alquila contendo de 1 a cerca de 10 átomos de carbono, um grupo cicloalquila contendo de cerca de 5 a cerca de 10 átomos de carbono, um grupo aralquila contendo de cerca de 7 a cerca de 10 átomos de carbono, fenila e -CH[(C=O)OR7]CHR8C(=O)OR7, onde R7 é um grupo alquila de 1 a cerca de 10 átomos de carbono, um grupo cicloalquila de cerca de 5 a cerca de 10 átomos de carbono, um grupo arila de cerca de 6 a cerca de 10 átomos de carbono ou um grupo aralquila de cerca de 7 a cerca de 10 átomos de carbono, e R8 é um grupo alquila de 1 a cerca de 10 átomos de carbono, um grupo cicloalquila de cerca de 5 a cerca de 10 átomos de carbono, um grupo arila de cerca de 6 a cerca de 10 átomos de carbono ou um grupo aralquila de cerca de 7 a cerca de 10 átomos de carbono; R1 é um grupo orgânico contendo de cerca de 50 a cerca de 4.000 átomos de carbono e ao menos um grupo funcional selecionado a partir do grupo que consiste em -O-, -S-, -OC(=O)NH-, -R2NC(=O)NH-, -C(=O)O-, -OC(=O)O-, -OCHR2O- , -C(=O)NR2- e -NR2-, em que cada ocorrência de R2 é independentemente hidrogênio, um grupo alquila contendo de 1 a cerca de 6 átomos de carbono ou fenila, de preferência hidrogênio; R4 é um grupo alquileno bivalente contendo de 1 a cerca de 10 átomos de carbono, um grupo cicloalquileno contendo de cerca de 5 a cerca de 10 átomos de carbono ou um grupo arileno contendo de cerca de 6 a cerca de 10 átomos de carbono; cada ocorrência de R5 é um grupo alquila de 1 a cerca de 18 átomos de carbono ou -R9(OR10)cOR11, onde R9 é um grupo alquila de 1 a cerca de 18 átomos de carbono, R10 é um grupo alquileno bivalente de cerca de 2 a cerca de 4 átomos de carbono, e R11 é um grupo alquila de 1 a cerca de 10 átomos de carbono ou -C(=O)R12, onde R12 é hidrogênio ou um grupo alquila de 1 a cerca de 6 átomos de carbono, e os subscritos "a", "b", "c" e "h" são números inteiros, onde "a" é 2 a cerca de 5, "b" é 0 a cerca de 2 e "c" é 0 a cerca de 5, sob a condição de que, quando A1 for - O- ou -S-, A2 seja -NH-.
[093] Em ainda outra concretização, o polímero sililado temperado de Fórmula (11), em que R1 é um derivado de um poli(óxido de alquileno)diol, mais especificamente derivado de um poli(óxido de propileno)diol com peso molecular numérico médio de 4.000 a 20.000 gramas/mol e, mais especificamente ainda, derivado de um poli(óxido de propileno)diol estendido por diisocianato; R4 é -CH2-, - CH2CH2-, -CH2CH2CH2- ou -CH2CH(CH3)CH2-, em especial -CH2CH2CH2-; R5 é -CH3 ou -CH2CH3; A1 é -O- ou -NH-; A2 é -NR6, onde R6 é selecionado a partir do grupo que consiste em hidrogênio, um grupo alquila contendo de 1 a cerca de 5 átomos de carbono, um grupo cicloalquila contendo de cerca de 5 a cerca de 7 átomos de carbono, um grupo aralquila contendo de cerca de 7 a cerca de 10 átomos de carbono, fenila e -CH[(C=O)OR7]CHR8C(=O)OR7, onde R7 é um grupo alquila de 1 a cerca de 5 átomos de carbono, e R8 é um grupo alquila de 1 a cerca de 10 átomos de carbono, mais especificamente A2 é -NH- ou -NCH3-; e "a" é um número inteiro de 2 ou 3, mais especificamente 2.
[094] Em uma concretização, o processo compreende ao menos uma câmara de processo a montante que conecta-se (em comunicação contínua), direta ou indiretamente, à unidade de sililação. A ao menos uma câmara de processo a montante inclui, por exemplo, reservatórios de reagente, unidades de reação, linhas de alimentação, pré-misturadores, trocadores de calor e várias combinações desses.
[095] Em uma concretização, o processo inclui uma unidade de extensão de cadeia como uma câmara de processo a montante. Essa unidade de extensão de cadeia é usada para a reação de extensão de cadeia. A unidade de extensão de cadeia é, de preferência, um reator tubular com ao menos uma entrada e ao menos uma saída. A ao menos uma entrada recebe o poliol e o agente de extensão de cadeia no reator tubular, onde eles são misturados e permite-se que reajam para produzir o pré-polímero de cadeia estendida contendo grupos funcionais reativos como primeiro produto intermediário. O pré-polímero de cadeia estendida contendo grupos funcionais reativos é então alimentado continuamente a jusante através da unidade de reação tubular de extensão de cadeia e através da saída da unidade de reação tubular de extensão de cadeia. Em uma concretização preferida, a unidade de extensão de cadeia alimenta o pré-polímero de cadeia estendida contendo grupos funcionais reativos à unidade de sililação.
[096] Em uma concretização, o processo inclui um misturador como uma câmara de processo a montante. O misturador é usado para misturar o pré-polímero contendo grupos funcionais reativos a um pacote de estabilização ou, como alternativa, é usado para misturar o pré-polímero contendo grupos funcionais reativos a outros componentes, tais como um catalisador. O misturador compreende ao menos uma entrada e ao menos uma saída. Quando o processo inclui a incorporação preliminar do estabilizante ou pacote de estabilização, a ao menos uma entrada recebe o poliol e o estabilizante ou pacote de estabilização no misturador, onde eles são misturados e obtém-se um pré-polímero contendo grupos funcionais reativos estabilizado. Em uma concretização, o pré-polímero contendo grupos funcionais reativos é um poliol ou um poliol de cadeia estendida. O pré-polímero estabilizado é direcionado continuamente a jusante através da ao menos uma saída à unidade de sililação e a outras câmaras de processo a jusante.
[097] Em uma concretização, o processo compreende ao menos uma câmara de processo a jusante que conecta-se (em comunicação contínua), direta ou indiretamente, à unidade de sililação. A ao menos uma câmara de processo a jusante inclui, por exemplo, reservatórios de reagente, unidades de reação, linhas de alimentação, pré-misturadores, trocadores de calor, unidades de armazenamento, unidade de resfriamento e várias combinações desses.
[098] Em uma concretização, o processo inclui uma unidade de têmpera como uma câmara de processo a montante. A unidade de têmpera é usada para temperar grupos reativos não reagidos que persistem no segundo produto intermediário. Por exemplo, quando a reação de sililação não avança à conclusão, grupos funcionais reativos terminais não reagidos que permanecem no segundo produto intermediário podem ser temperados nessa etapa de têmpera. A unidade de têmpera é uma unidade de reação tubular que compreende ao menos uma entrada e ao menos uma saída. O segundo produto intermediário é alimentado à unidade de têmpera através da ao menos uma entrada, onde é reagido com o agente sequestrante ou pacote de sequestro para produzir uma composição de polímero sililado temperado como um terceiro produto intermediário. O polímero sililado pode ser removido da unidade de têmpera ou direcionado através da ao menos uma saída a uma câmara de processo a jusante, tal como uma câmara de armazenamento, uma câmara de análise ou uma câmara de resfriamento.
[099] Em uma concretização específica, o processo para preparar uma composição de polímero sililado compreende: (a) adicionar ao menos um estabilizante ou pacote de estabilização e, como opção, um catalisador a um primeiro produto intermediário para obter uma mistura de pré-polímero contendo grupos funcionais reativos estabilizada; (b) direcionar a mistura de pré-polímero contendo grupos funcionais reativos estabilizada da etapa (a) a uma unidade de sililação; (c) adicionar um agente sililante à mistura de pré-polímero contendo grupos funcionais reativos estabilizada da etapa (b) na unidade de sililação da etapa (b) para obter uma mistura de reação de sililação; (d) reagir o pré-polímero contendo grupos funcionais reativos (primeiro produto intermediário) com o agente sililante presentes na mistura de reação de sililação da etapa (c) para obter um segundo produto intermediário que compreende, como opção, um polímero parcialmente sililado; e (e) remover o segundo produto intermediário da etapa (d) para obter a composição de polímero sililado, em que a composição de polímero sililado é estabilizada e possui baixa coloração e estabilidade de cor.
[0100] Em outra concretização, o processo para preparar a composição de polímero sililado que é estabilizada e possui baixa coloração e estabilidade de cor é um processo em bateladas ou um processo contínuo. Em ainda outra concretização, o processo para preparar a composição de polímero sililado que é estabilizada e possui baixa coloração e estabilidade de cor é um processo contínuo onde cada etapa de (a) a (e) é conduzida de maneira contínua. Em ainda outra concretização, o processo para preparar a composição de polímero sililado que é estabilizada e possui baixa coloração e estabilidade de cor é um processo contínuo onde a reação de sililação ocorre em uma unidade de reação tubular de capeamento terminal. Em ainda outra concretização, o processo compreende também ao menos uma câmara de processo a montante da unidade de sililação e/ou ao menos uma câmara de processo a jusante da unidade de sililação.
[0101] A invenção será entendida mais a fundo com base na descrição das figuras, que representam algumas concretizações específicas do processo contínuo para produzir uma composição de polímero sililado sem mistura por refluxo.
[0102] A Figura 1 ilustra uma concretização de um processo contínuo para produzir um polímero sililado. O processo compreende uma etapa de sililação sem mistura por refluxo e uma etapa de estabilização a montante. Um pré-polímero contendo grupos funcionais reativos é misturado a um pacote de estabilização e a um catalisador para obter um pré-polímero estabilizado. A etapa de sililação compreende uma reação de capeamento terminal em um reator tubular (30) chamado neste documento de unidade de sililação (30). Na reação de capeamento terminal, um agente sililante e o pré-polímero estabilizado, que possui grupos funcionais reativos, são reagidos na unidade de sililação (30) para formar uma composição de polímero sililado como segundo produto intermediário. Uma linha de alimentação (62) distribui um fluxo fresco de agente sililante de um reservatório (60b) a um misturador (21). O segundo produto intermediário é direcionado continuamente a jusante rumo a outras câmaras de processo. Nessa concretização, o pré-polímero é bombeado por uma bomba (11) de um reservatório (10) a um misturador (70), onde é misturado a um pacote de estabilização e catalisador distribuídos por uma linha de alimentação (61) a partir de um reservatório (60a). O pacote de estabilização, catalisador e pré-polímero misturados são então direcionados a um trocador de calor (80), onde a temperatura da mistura é ajustada a uma temperatura predeterminada, e então direcionados a um segundo misturador (21), onde são misturados ao agente sililante. A composição de polímero sililado é então direcionada a jusante da unidade de sililação (30) a um trocador de calor (51), onde a temperatura é ajustada a uma temperatura predeterminada, e então direcionada a jusante rumo a um recipiente de armazenamento (90).
[0103] Em outra concretização, conforme ilustra a Figura 2, o processo compreende uma etapa de sililação e uma etapa de estabilização a montante. A etapa de sililação inclui uma reação de sililação que ocorre em um reator tubular com uma câmara de reação (30) acoplada a uma câmara de reação de diâmetro variável (31). Um agente sililante e um pré-polímero contendo grupos funcionais reativos estabilizado são reagidos na unidade de sililação (30) para formar uma composição de polímero sililado como segundo produto intermediário. Uma linha de alimentação (62) distribui um fluxo fresco de agente sililante de um reservatório (60b) a um misturador (21). O segundo produto intermediário é direcionado continuamente a jusante rumo a outras câmaras de processo. Nessa concretização, o pré-polímero é bombeado por uma bomba (11) de um reservatório (10) a um misturador (70), onde é misturado a um pacote de estabilização e catalisador distribuídos por uma linha de alimentação (61) a partir de um reservatório (60a). O pacote de estabilização, catalisador e pré-polímero misturados são então direcionados a um trocador de calor (80), onde a temperatura da mistura é ajustada a uma temperatura predeterminada, e então direcionados a uma unidade de sililação tubular de diâmetro variável (31) antes de ser distribuídos à unidade de sililação (30) para produzir a composição de polímero sililado. A composição de polímero sililado é direcionada a jusante da unidade de sililação (30) a um trocador de calor (51), onde a temperatura é ajustada a uma temperatura predeterminada, e então direcionada a jusante rumo a um recipiente de armazenamento (90).
[0104] Em outra concretização específica, o processo para preparar uma composição de polímero sililado compreende: (a) adicionar ao menos um estabilizante ou pacote de estabilização e, como opção, um catalisador a um primeiro produto intermediário para obter uma mistura de pré-polímero contendo grupos funcionais reativos estabilizada; (b) direcionar a mistura de pré-polímero contendo grupos funcionais reativos estabilizada da etapa (a) a uma unidade de sililação; (c) adicionar um agente sililante à mistura de pré-polímero contendo grupos funcionais reativos estabilizada da etapa (b) na unidade de sililação da etapa (b) para obter uma mistura de reação de sililação; (d) reagir o pré-polímero contendo grupos funcionais reativos (primeiro produto intermediário) com o agente sililante presentes na mistura de reação de sililação da etapa (c) para obter um segundo produto intermediário que compreende um polímero parcialmente sililado; (e) 1) direcionar ao menos parte do segundo produto intermediário que compreende um polímero parcialmente sililado da etapa (d) a uma unidade de têmpera; (f) 2) adicionar um agente sequestrante ou pacote de sequestro à unidade de têmpera contendo o segundo produto intermediário que compreende um polímero parcialmente sililado da etapa (d.1) para obter uma mistura de têmpera; (g) 3) reagir o ao menos um agente sequestrante com o polímero parcialmente sililado presentes na mistura de reação de têmpera da etapa (d.2) dentro da unidade de têmpera para produzir uma composição de polímero sililado; (h) remover a composição de polímero sililado da unidade de têmpera da etapa (d.3) para obter a composição de polímero sililado, em que a composição de polímero sililado é estabilizado, temperado e possui baixa coloração e estabilidade de cor.
[0105] Em outra concretização, o processo para preparar uma composição de polímero sililado compreende uma etapa de sililação, uma etapa de estabilização a montante e uma etapa de têmpera a jusante. A composição de polímero sililado produzida pelo processo possui baixa coloração e estabilidade de cor e é produzida por um processo em bateladas ou por um processo contínuo. Em uma concretização, o processo para preparar uma composição de polímero sililado é um processo contínuo conforme descrito nas etapas de (a) a (e). O processo para preparar uma composição de polímero sililado que é estabilizado, temperado e possui baixa coloração e estabilidade de cor é um processo contínuo onde a reação de sililação ocorre em uma unidade de reação tubular de capeamento terminal e a reação de têmpera ocorre em uma unidade de reação tubular de têmpera a jusante. Em ainda outra concretização, o processo compreende também ao menos uma câmara de processo a montante da unidade de sililação e/ou ao menos outra câmara de processo a jusante da unidade de têmpera.
[0106] A Figura 3 ilustra uma concretização de um processo contínuo para produzir um polímero sililado. O processo compreende uma etapa de sililação sem mistura por refluxo, uma etapa de estabilização a montante e uma etapa de têmpera a jusante. Na etapa de estabilização, um pré-polímero contendo grupos funcionais reativos é misturado a um pacote de estabilização e um catalisador para obter um pré- polímero estabilizado. A etapa de sililação compreende uma reação de capeamento terminal em um reator tubular (30) chamado neste documento de unidade de sililação (30). O agente sililante e o pré-polímero contendo grupos funcionais reativos estabilizado são reagidos na unidade de sililação (30) para formar uma composição de polímero sililado como segundo produto intermediário. Uma linha de alimentação (62) distribui um fluxo fresco de agente sililante de um reservatório (60b) a um misturador (21). O segundo produto intermediário é direcionado continuamente a jusante rumo a outras câmaras de processo. Nessa concretização, o pré-polímero é bombeado por uma bomba (11) de um reservatório (10) a um misturador (70), onde é misturado a um pacote de estabilização e catalisador distribuídos por uma linha de alimentação (61) a partir de um reservatório (60a). O pacote de estabilização, catalisador e pré-polímero misturados são então direcionados a um trocador de calor (80), onde a temperatura da mistura é ajustada a uma temperatura predeterminada, e então direcionados a um segundo misturador (21), onde são misturados ao agente sililante antes de ser distribuídos à unidade de sililação (30) para produzir a composição de polímero sililado. A composição de polímero sililado é então direcionada a jusante da unidade de sililação (30) a um misturador ou linha de alimentação, em que o pacote de sequestro é transportado de um reservatório (60c) a um misturador através de uma linha de alimentação. O misturador mistura o agente sequestrante ao segundo produto intermediário contendo polímero parcialmente sililado e, então, transporta a mistura a uma unidade de têmpera (40), onde os agentes sequestrantes reagem com o polímero parcialmente sililado para gerar um terceiro produto intermediário, que é opcionalmente resfriado e então direcionado a jusante a um recipiente de armazenamento (90).
[0107] Em ainda outra concretização específica, o processo para preparar uma composição de polímero sililado compreende: (a) misturar continuamente um poli(óxido de propileno)diol com peso molecular de cerca de 4.000 gramas/mol a cerca de 20.000 gramas/mol contendo de cerca de 0,001% a cerca de 5% em peso, mais especificamente cerca de 0,1% a cerca de 2% em peso e, ainda mais especificamente, cerca de 0,5% a cerca de 1%, em peso de um fenol estericamente impedido e de cerca de 0,001% a cerca de 5%, mais especificamente cerca de 0,1% a cerca de 2% em peso e, mais especificamente ainda, cerca de 0,5% a cerca de 1%, em peso de um estabilizante fosfito, em que as porcentagens em peso baseiam-se no peso do poliol, para formar uma mistura de poliol estabilizada; (b) adicionar continuamente a mistura de poliol estabilizada e um agente de extensão de cadeia diisocianato a uma unidade de extensão de cadeia para formar uma mistura de reação de extensão de cadeia, em que o agente de extensão de cadeia diisocianato é selecionado a partir do grupo que consiste em diisocianato de isoforona, diciclohexilmetano-4,4’diisocianato, diisocianato de hexametileno, diisocianato de ciclohexano ou 1,3-bis-(isocianatometil)ciclohexano, ou misturas desses; (c) reagir continuamente o agente de extensão de cadeia diisocianato com o poli(óxido de propileno)diol presentes na mistura de reação de extensão de cadeia da etapa (b) a uma temperatura de cerca de 85° C a cerca de 180° C para formar um pré- polímero de cadeia estendida contendo grupos funcionais reativos terminais; (d) adicionar continuamente o pré-polímero de cadeia estendida e um aminossilano ou isocianatossilano a uma unidade de sililação para formar uma mistura de reação de sililação; (e) reagir continuamente o pré-polímero de cadeia estendida com o aminossilano ou isocianatossilano a uma temperatura de cerca de 85° C a cerca de 180° C para formar uma composição de polímero sililado contendo um polímero sililado; (f) remover continuamente o polímero sililado da composição de polímero sililado.
[0108] Como opção, o processo compreende ainda as etapas (e-1) e (e-2). Na etapa (e-1), a composição de polímero sililado da etapa (e) e um agente sequestrante ou pacote de sequestro são direcionados continuamente a uma unidade de têmpera para formar uma mistura de têmpera; e, na etapa (e-2), o agente sequestrante ou pacote de sequestro são reagidos continuamente com a composição de polímero sililado para reduzir a quantidade de grupos funcionais reativos não reagidos na composição de polímero sililado.
[0109] O polímero sililado produzido por esse processo é estabilizado, temperado e possui baixa coloração e estabilidade de cor.
[0110] Em outra concretização, o processo para preparar a composição de polímero sililado que é estabilizada e possui baixa coloração e estabilidade de cor é um processo em bateladas ou um processo contínuo. Em ainda outra concretização, o processo para preparar a composição de polímero sililado é um processo contínuo conforme descrito nas etapas de (a) a (f). O processo para preparar a composição de polímero sililado que é estabilizada e possui baixa coloração e estabilidade de cor é um processo contínuo onde a reação de sililação ocorre em uma unidade de reação tubular de capeamento terminal. Em ainda outra concretização, o processo compreende também ao menos uma câmara de processo a montante da unidade de reação de extensão de cadeia e/ou ao menos outra câmara de processo a jusante da unidade de sililação.
[0111] Em uma concretização, conforme ilustra a Figura 4, o processo compreende uma etapa de sililação e uma etapa de estabilização a montante da etapa de sililação. O processo também inclui uma etapa de extensão de cadeia a montante que compreende uma reação de extensão de cadeia onde um poliol é reagido com um agente de extensão de cadeia para obter um polímero de cadeia estendida contendo grupos funcionais reativos terminais. Na etapa de estabilização, uma primeira linha de alimentação (61) distribui um fluxo de um catalisador, advindo de um reservatório (60a), e agente de estabilização, advindo de um reservatório (60a), a um primeiro misturador (70), onde são misturados ao poliol. Essa mistura é direcionada a um trocador de calor a jusante (80), que ajusta a temperatura da mistura e direciona o poliol a jusante a um pré-misturador (21) antes de distribuí-lo a uma unidade de reação tubular de extensão de cadeia (20). Um agente de extensão de cadeia, poliisocianato, também é direcionado a essa unidade de extensão de cadeia (20), onde reage com o poliol para produzir um polímero de cadeia estendida. O polímero de cadeia estendida é então direcionado a uma unidade de sililação (30), onde sofre a reação de sililação para produzir a composição de polímero sililado. A composição de polímero sililado é então direcionada a jusante rumo à unidade de resfriamento (51) ou unidade de armazenamento (90). Esse polímero compreende grupos funcionais reativos terminais. A etapa de estabilização resulta em um polímero sililado finalmente produzido com descoloração reduzida e em produtos intermediários ao longo do processo com descoloração reduzida. A descoloração também é reduzida conforme o polímero sililado envelhece com o passar do tempo.
[0112] Em ainda outra concretização específica, o processo para preparar uma composição de polímero sililado compreende: (a) adicionar ao menos um estabilizante ou pacote de estabilização e, como opção, um catalisador a um poliol para formar uma mistura de poliol estabilizada; (b) direcionar a mistura de poliol estabilizada da etapa (a) a uma unidade de extensão de cadeia; (c) adicionar um agente de extensão de cadeia à unidade de extensão de cadeia da etapa (b) para formar uma mistura de reação de extensão de cadeia; (d) reagir o agente de extensão de cadeia com o poliol presentes na mistura de reação de extensão de cadeia da etapa (c) para formar uma mistura de primeiro produto intermediário que compreende um pré-polímero contendo grupos funcionais reativos estabilizado; (e) direcionar a mistura de primeiro produto intermediário da etapa (d) a uma unidade de sililação; (f) adicionar um agente sililante à unidade de sililação da etapa (e) com o primeiro produto intermediário e permitir que eles se misturem para obter uma mistura de reação de sililação; (g) reagir o pré-polímero contendo grupos funcionais reativos com o agente sililante presentes na mistura de reação de sililação da etapa (g) para obter um segundo produto intermediário que compreende um polímero parcialmente sililado; (h) direcionar ao menos parte do segundo produto intermediário da etapa (g) a uma unidade de têmpera; (i) adicionar um agente sequestrante ou pacote de sequestro à unidade de têmpera contendo o segundo produto intermediário da etapa (h) para obter uma mistura de têmpera; (j) reagir o ao menos um agente sequestrante ou pacote de sequestro com a composição de polímero sililado presentes na mistura de reação de têmpera da etapa (i) dentro da unidade de têmpera para produzir uma composição de polímero sililado temperado com uma quantidade reduzida de grupos funcionais reativos não reagidos; (k) remover a composição de polímero sililado da unidade de têmpera da etapa (j) para obter um polímero sililado, em que o polímero sililado é estabilizado e temperado e possui baixa coloração e estabilidade de cor.Em outra concretização, o processo para preparar a composição de polímero sililado compreende uma etapa de sililação, uma etapa de estabilização a montante e uma etapa de têmpera a jusante. O processo pode ser um processo em bateladas ou contínuo e produz um polímero sililado com baixa coloração e estabilidade de cor. O processo para preparar a composição de polímero sililado que é estabilizado, temperado e possui baixa coloração e estabilidade de cor é um processo contínuo conforme descrito nas etapas de (a) a (k). Em ainda outra concretização, o processo para preparar a composição de polímero sililado que é estabilizado, temperado e possui baixa coloração e estabilidade de cor é um processo contínuo em que a unidade de sililação é uma unidade de reação tubular de capeamento terminal e a unidade de têmpera é uma unidade de reação tubular de têmpera. Em ainda outra concretização, o processo compreende também ao menos uma câmara de processo a montante da unidade de extensão de cadeia e/ou ao menos outra câmara a jusante da unidade de reação de têmpera.
[0113] Em uma concretização, conforme ilustra a Figura 5, o processo compreende uma etapa de sililação, uma etapa de extensão de cadeia a montante e uma etapa de estabilização a montante, em que a etapa de estabilização é a montante da etapa de extensão de cadeia e da etapa de sililação. A etapa de extensão de cadeia a montante compreende uma reação de extensão de cadeia onde um poliol é reagido com um agente de extensão de cadeia para obter um polímero de cadeia estendida contendo grupos funcionais reativos terminais. Na etapa de estabilização, uma primeira linha de alimentação (61) distribui um fluxo de um catalisador, advindo de um reservatório (60a), e agente de estabilização, advindo de um reservatório (60a), a um primeiro misturador (70), onde são misturados ao poliol. Essa mistura é direcionada a um trocador de calor a jusante (80), que ajusta a temperatura da mistura e direciona o poliol a jusante a uma unidade de reação tubular de extensão de cadeia (20). Um agente de extensão de cadeia, poliisocianato, também é direcionado a essa unidade de extensão de cadeia (20), onde reage com o poliol para produzir um polímero de cadeia estendida. Esse polímero compreende grupos funcionais reativos terminais. A composição de polímero estabilizada e de cadeia estendida, o primeiro produto intermediário, é então direcionada a jusante rumo à unidade de sililação (30). Uma reação de sililação na unidade de sililação (30) produz a composição de polímero sililado.
[0114] A etapa de sililação é seguida por uma etapa de têmpera a jusante. A composição de polímero sililado é direcionada a jusante da unidade de sililação (30) a uma unidade de têmpera tubular, onde a composição de polímero sililado é temperada em uma etapa de têmpera. Na etapa de têmpera, um pacote de sequestro, que inclui ao menos um agente sequestrante, é direcionado à unidade de têmpera a partir de um reservatório (60c). O pacote de sequestro é misturado à composição de polímero sililado e permite-se que eles reajam até que a quantidade de grupos funcionais reativos não reagidos na composição atinja um nível predeterminado.Depois da têmpera, a composição de polímero sililado é direcionada a jusante a uma unidade de resfriamento (51) e então à saída da unidade (90). O polímero sililado é obtido a partir da composição de polímero sililado por métodos de isolamento conhecidos. A etapa de estabilização resulta em um polímero sililado finalmente produzido com descoloração reduzida e em produtos intermediários ao longo do processo com descoloração reduzida. A descoloração também é reduzida conforme o polímero sililado envelhece com o passar do tempo. A etapa de têmpera reage grupos funcionais não reagidos com o agente sequestrante.
[0115] Em uma concretização, o processo compreende uma unidade de capeamento terminal. Câmaras de processo a montante opcionais incluem, por exemplo, uma câmara de mistura a montante de uma unidade de troca de calor, que se encontra a montante de um pré-misturador de uma unidade de extensão de cadeia, que se encontra a montante de uma unidade de extensão de cadeia, que encontra-se a montante de um pré-misturador da unidade de capeamento terminal, que encontra- se a montante da unidade de capeamento terminal. Câmaras de processo a jusante opcionais incluem, por exemplo, um pré-misturador de uma unidade de têmpera, que se encontra a montante da unidade de têmpera, que encontra-se a montante de ao menos uma unidade de resfriamento, que encontra-se a montante de ao menos uma unidade de análise, que encontra-se a montante de uma unidade de armazenamento. Quando presentes, essas câmaras de reação fazem contato fluido (comunicação fluida) umas com as outras e com os reservatórios de reagente através de linhas de alimentação. Um produto advindo de uma câmara de reação a montante é comunicado a jusante rumo a outra câmara de processo. As linhas de alimentação distribuem fluxos de alimentação de reagente às várias câmaras de processo nas entradas das câmaras de processo e em algumas localizações intermediárias entre a entrada de uma câmara de processo e a saída de uma câmara de processo. Os reagentes em uma unidade de reação são aquecidos, misturados, dados tempo para reagir ou qualquer combinação desses para que um produto de reação seja produzido e direcionado a uma saída da unidade de reação.
[0116] Embora as câmaras de processo e reservatórios de reagente sejam descritos como opcionais no parágrafo acima, em concretizações preferidas ao menos uma das câmaras de processo opcionais se faz presente e ao menos um dos reservatórios de reagente se faz presente. Em outra concretização, ao menos uma câmara de reação encontra-se a montante da unidade de capeamento terminal e ao menos uma câmara de reação se faz presente a jusante da unidade de capeamento terminal.
[0117] Nas várias reações que ocorrem nas várias câmaras de reação, os reagentes são misturados, aquecidos, reagidos ou qualquer combinação desses. Por exemplo, o primeiro produto intermediário e o agente sililante são misturados, aquecidos e reagidos na unidade de capeamento terminal para obter o segundo produto intermediário.
[0118] Referências neste documento a unidades de reação abrangem reatores conhecidos pelos versados na técnica. As unidades de reação que são usadas no processo dependem das condições nas quais a unidade de reação operará; tais como o tipo de taxa de fluxo, a temperatura, a taxa de reação, os reagentes ou a pressão. Em uma concretização, a unidade de reação é um reator tubular com um misturador estático interno. A razão comprimento para diâmetro (C/D) do reator varia tipicamente de cerca de 10:1 a cerca de 50:1, embora razões fora dessa faixa possam ser usadas, se apropriado. Em uma concretização, a reação normalmente é realizada a uma temperatura de até cerca de 200° C. Em outra concretização, a temperatura de reação pode variar de cerca de 80° C a cerca de 170° C. Em ainda outra concretização, a temperatura de reação pode variar de cerca de 120° C a cerca de 150° C. Os reagentes movem-se linearmente através das câmaras de reação. O tempo de permanência dos reagentes no reator tubular pode ser tipicamente de até cerca de 120 minutos, embora qualquer tempo de permanência adequado possa ser selecionado.
[0119] Em um processo contínuo, mais de uma câmara de processo é usada e, embora todas possam ser reatores tubulares, as dimensões podem ser diferentes. No entanto, em concretizações preferidas, as unidades de reação são unidades de reação tubulares. Em algumas concretizações, um reator tubular simples pode ter um diâmetro variável tal que a taxa de fluxo e o tempo de permanência e, portanto, a cinética de reação possam ser manipulados conforme desejado. Por exemplo, em uma concretização específica, a unidade de capeamento terminal é um reator tubular com uma seção de diâmetro variável que é variada para diâmetros correspondentes a uma taxa de fluxo ou tempo de permanência desejados na unidade ou a uma propriedade desejada para o polímero sililado final.
[0120] Embora contemple-se, dentro do âmbito da presente invenção, que o processo seja um processo contínuo e que as unidades de reação a montante e a jusante da unidade de capeamento terminal sejam opcionais, é preferível que a unidade de extensão faça-se presente a montante da unidade de reação tubular de capeamento terminal e conecte-se diretamente, ou por uma linha, à unidade de reação tubular de capeamento terminal de tal modo que haja comunicação fluida entre as duas unidades. O poliol de cadeia estendida formado na unidade de extensão pela reação de cadeia estendida é distribuído por um processo contínuo à unidade de reação tubular de capeamento terminal como primeiro produto intermediário.
[0121] Ainda que unidades de extensão de cadeia adequadas para realizar a reação de extensão de cadeia ocorram prontamente aos versados na técnica, contempla-se neste documento que a unidade de extensão seja, por exemplo, um reator tubular com uma entrada a montante e uma saída a jusante, conforme descrito neste documento. Em uma concretização, o poliol é distribuído ou alimentado à unidade de extensão por um meio de distribuição, tal como manual ou automático, ou por uma saída de uma câmara de processo a montante. O agente de extensão de cadeia também é distribuído ou alimentado à unidade de extensão por um meio de distribuição, tal como manual ou automático, ou por uma saída de uma câmara de processo a montante ou a partir de um reservatório a montante. O poliol e o agente de extensão de cadeia podem ser alimentados à unidade de extensão simultânea ou intercaladamente, embora seja preferível que o reagente com a massa mais alta seja alimentado na frente. Permite-se que o poliol e o agente de extensão de cadeia misturem-se e reajam na unidade de extensão para produzir o pré-polímero contendo grupos funcionais reativos, mais especificamente o poliol de cadeia estendida, como primeiro produto intermediário.
[0122] Em concretizações em que o pré-polímero contendo grupos funcionais reativos é um poliol, a unidade de extensão é opcional uma vez que a extensão do poliol não é necessária.
[0123] Componentes adicionais também são contemplados para adição ao processo contínuo para preparar o polímero sililado com mistura por refluxo. Componentes adicionais adequados são descritos neste documento. Por exemplo, componentes adicionais incluem ao menos um de catalisadores, plastificantes, corantes, estabilizantes, antioxidantes, tixótropos, enchimentos e seus semelhantes. Os componentes adicionais podem ser adicionados durante o processo contínuo ou ao término, antes ou depois da incorporação em adesivos, revestimentos e seus semelhantes. Por exemplo, em uma concretização, estabilizantes, catalisadores ou misturas desses são incluídos no processo contínuo.
[0124] Quando o processo inclui componentes adicionais, os componentes adicionais podem ser adicionados em diferentes etapas ao longo do processo contínuo. Por exemplo, em uma concretização, um estabilizante é adicionado ao misturador, ao passo que outro é adicionado a um pré-misturador da unidade de extensão de cadeia. Catalisadores, plastificantes, corantes, estabilizantes, antioxidantes, tixótropos, enchimentos e seus semelhantes também podem ser adicionados individualmente ou misturados em um mesmo estágio ou em estágios diferentes do processo. Contempla-se também neste documento que os componentes adicionais, tais como vários estabilizantes, sejam misturados e adicionados nas várias unidades de reação, a montante ou a jusante da unidade de reação de sililação, ou na unidade de sililação.
[0125] Em uma concretização, o processo para preparar um polímero sililado inclui incorporar componentes adicionais, tais como catalisadores, plastificantes, corantes, estabilizantes, tixótropos, enchimentos e seus semelhantes. Exemplos de plastificantes incluem ftalatos, dibenzoatos de dipropileno e dietileno glicol e misturas desses, óleo de soja epoxidado e seus semelhantes. Fontes úteis de ftalato de dioctila e diisodecila incluem as disponibilizadas com os nomes comerciais de "Jayflex DOP" e "Jayflex DIDP" pela Exxon Chemical. Os dibenzoatos são disponibilizados com os nomes de "Benzoflex 9-88", "Benzoflex 50" e "Benzoflex 400" pela Velsicol Chemical Corporation. O plastificante normalmente compreende até 100 partes por cem partes do polímero sililado curável por umidade, sendo preferíveis 40 a 80 partes por cem partes.
[0126] Exemplos de enchimentos incluem enchimentos de reforço, tais como sílica pirogênica, sílica precipitada, argila, alumina, aluminossilicatos e carbonetos de cálcio. Para intensificar a resistência física das fórmulas, negro-de-fumo de reforço pode ser usado como um enchimento principal, produzindo sistemas negros. Vários graus comerciais de negro-de-fumo úteis na presente invenção são disponibilizados, tais como produtos "Corax" (Degussa). Para obter fórmulas translúcidas, níveis mais altos de sílica pirogênica ou sílica precipitada devem ser usados como enchimento principal, sem negro-de-fumo.
[0127] Carbonatos de cálcio tratados com tamanhos de partículas de 0,07 mícrons a 4 mícrons são enchimentos preferidos e são disponibilizados com vários nomes comerciais, tais como: "Ultra Pflex" e "Hi Pflex" da Specialty Minerals; "Winnofil SPM" e "Winnofil SPT" da Zeneca Resins; "Hubercarb 1Qt", "Hubercarb 3Qt" e "Hubercarb W" da Huber e "Kotomite" da ECC. Esses enchimentos podem ser usados à parte ou em combinação. Os enchimentos geralmente compreendem até 300 partes por 100 partes do polímero sililado, sendo 80 a 150 partes o nível de carga mais preferível.
[0128] Catalisadores geralmente são adicionados para aumentar as taxas de reação entre o poliol e o agente de extensão de cadeia a fim de produzir o primeiro produto intermediário. Por exemplo, em uma concretização, o catalisador é adicionado para aumentar a reação entre o poliol e o poliisocianato a fim de produzir um primeiro produto intermediário de pré-polímero de poliuretano contendo grupos terminais reativos hidroxila ou isocianato. Alguns catalisadores adequados são dicarboxilatos de dialquilestanho, tais como dilaurato de dibutilestanho e acetato de dibutilestanho, aminas terciárias, sais estanosos de ácidos carboxílicos, tais como octoato estanoso e acetato estanoso, e seus semelhantes.
[0129] Catalisadores tipicamente usados no preparo do primeiro produto intermediário também podem ser usados para catalisar a reação do primeiro produto intermediário com um agente sililante. Catalisadores adequados incluem catalisadores de metais e não metais. Exemplos da porção metal dos catalisadores de condensação de metal úteis na presente invenção incluem compostos de estanho, titânio, zircônio, chumbo, cobalto de ferro, antimônio, manganês, bismuto e zinco. Outros exemplos não exaustivos adequados de catalisadores usados para produzir o primeiro ou segundo produto intermediário são bem conhecidos na técnica e incluem quelatos de vários metais, tais como os que podem ser obtidos a partir de acetilacetona, benzoilacetona, trifluoroacetilacetona, acetoacetato de etila, salicilaldeído, ciclopentanona-2-carboxilato, acetilacetonaimina, bis-acetilacetona-alquilenodiiminas, salicilaldeidoimina e seus semelhantes, com os vários metais, tais como Al, Be, Mg, Zn, Cd, Pb, Ti, Zr, Sn, As, Bi, Cr, Mo, Mn, Fe, Co, Ni e íons de óxido de metal como MoO2++, UO2++ e seus semelhantes; alcolatos e fenolatos de vários metais, tais como Ti(OR)4, Sn(OR)4, Sn(OR)2, Al(OR)3, Bi(OR)3 e seus semelhantes, em que R é alquila ou arila de 1 a cerca de 18 átomos de carbono, e produtos de reação de alcolatos de vários metais com ácidos carboxílicos, beta-dicetonas e 2- (N,N-dialquilamino)alcanóis, tais como quelatos bem conhecidos de titânio obtidos por esse procedimento ou por procedimentos equivalentes. Outros catalisadores incluem derivados organometálicos de estanho tetravalente, As, Sb e Bi trivalentes e pentavalentes, e metal carbonilas de ferro e cobalto; bem como combinações desses. Em uma concretização específica, compostos de organoestanho que são sais dialquilestanho de ácidos carboxílicos podem incluir os exemplos não exaustivos de diacetato de dibutilestanho, dilaurato de dibutilestanho, maleato de dibutilestanho, diacetato de dilaurilestanho, diacetato de dioctilestanho, dibutilestanho-bis(4- metilaminobenzoato), dibutilestanhodilaurilmercapteto, dibutilestanho-bis(6- metilaminocaproato) e seus semelhantes, e combinações desses. À semelhança, em outra concretização específica podem ser usados hidróxido de trialquilestanho, óxido de dialquilestanho, dialcóxido de dialquilestanho ou dicloreto de dialquilestanho e combinações desses. Exemplos não exaustivos desses compostos incluem hidróxido de trimetilestanho, hidróxido de tributilestanho, hidróxido de trioctilestanho, óxido de dibutilestanho, óxido de dioctilestanho, óxido de dilaurilestanho, dibutilestanho- bis(isopropóxido), dibutilestanho-bis(2-dimetilaminopentilato), dicloreto de dibutilestanho, dicloreto de dioctilestanho e seus semelhantes, e combinações desses. Por exemplo, em uma concretização, um primeiro produto intermediário do pré-polímero de poliuretano contendo grupos terminais reativos hidroxila é reagido com um isocianatossilano na presença de um catalisador, tal como catalisador de metal de Sn, para formar o segundo produto intermediário, que é uma composição de poliuretano sililado.
[0130] Em uma concretização, a quantidade de catalisador é de 0,01% a 5% em peso, mais especificamente de 0,1% a 2% em peso e, ainda mais especificamente, de 0,15% a 1% em peso, com base no peso do pré-polímero contendo grupos funcionais reativos.
[0131] Agentes estabilizantes e antioxidantes adicionais também são contemplados como componentes adicionais que podem ser adicionados ao processo. Estabilizantes UV e/ou antioxidantes podem ser incorporados às fórmulas de vedadores ou adesivos da presente invenção em uma quantidade de 0,0001 a 5 partes por cem partes de polímero sililado curável por umidade, sendo preferíveis 0,5 a 2 partes. Embora os agentes estabilizantes possam ser incorporados aos vedadores ou adesivos, também contempla-se que os agentes estabilizantes sejam adicionados em ao menos uma das etapas do processo de produção de um polímero sililado curável por umidade.
[0132] A invenção será entendida mais a fundo com base na descrição das figuras, que representam algumas concretizações específicas do processo para produzir um polímero sililado. O processo, em uma concretização, consiste essencialmente em uma etapa de sililação sem mistura por refluxo para produzir uma composição de polímero sililado; e ao menos uma de uma etapa de estabilização e uma etapa de têmpera.
[0133] Os exemplos não exaustivos a seguir descrevem e revelam a invenção em mais detalhes.
[0134] A uma chaleira de resina de quatro bocas, adicionaram-se 400 gramas do poliol óxido diol de polipropileno pré-seco (HMBT-80 fornecido pela Zhejiang Huangma Chemical) junto com estabilizante fenólico (2 gramas de Irganox 1135 fornecido pela BASF). A chaleira foi aquecida a 80° C sob agitação e coberta com N2. À chaleira, adicionou-se um catalisador de metal de Sn (calcularam-se 10 ppm de Sn do Fomrez SUL-4 fornecido pela Momentive Performance Materials, Inc.). Após misturar por 10 min, adicionou-se à chaleira o agente de extensão de cadeia diisocianato de isoforona (5,18 gramas de IPDI fornecido pela Bayer). A reação foi mantida a 83° C até que o NCO, monitorado por titulação, não fosse mais detectado (chegasse próximo a 0%) e, em seguida, adicionou-se à chaleira 3- isocianatopropiltrimetoxissilano (11,64 gramas de Silquest A-Link 35 obtido junto à Momentive Performance Materials, Inc.). A mistura de reação foi mantida a 80° C até que o teor de NCO fosse de cerca de 0,04% (determinado por titulação). Em seguida, adicionou-se o pacote de sequestro à chaleira.
[0135] O pacote de sequestro foi uma solução de têmpera pré-fundida feita de ε-caprolactama (0,5 grama obtido junto à SigmaAldrich) e viniltrimetoxissilano (3,3 gramas obtidos como silano Silquest A-171 junto à Momentive Performance Materials, Inc.). A mistura foi fundida em uma placa de agitação térmica/magnética.
[0136] A temperatura foi mantida em 80° C por mais 30 min e, em seguida, a chaleira foi resfriada e, o polímero, descarregado. O produto final não contém nenhum teor detectável de NCO conforme medido por FTIR. O produto curado possui 95 psi de resistência à tração na ruptura, 164% de alongamento, 70 psi de módulo a 100% de extensão e dureza de 22 Shore A.
[0137] A ε-caprolactama é sólida a temperatura ambiente e não é facilmente incorporada à unidade contínua. Na solução de têmpera pré-fundida de 0,5 gramas de ε-caprolactama e 3,3 gramas de viniltrimetoxissilano, a ε-caprolactama precipitou mediante reserva a temperatura ambiente. Para superar a cristalização da ε- caprolactama, foi produzida uma série de pacotes de sequestro compostos por misturas de ε-caprolactama, 2-pirrolidona e viniltrimetoxissilano. Esses pacotes de sequestro foram avaliados quanto à estabilidade a 23° C por 1 dia e a 0° C por 5 horas. A 2-pirrolidona pode suspender a cristalinidade da ε-caprolactama e proporcionar um pacote de sequestro líquido. A estabilidade desses pacotes de sequestro é dada na Tabela 1. Os pacotes de sequestro usando uma mistura de ε-caprolactama e 2- pirrolidona foram uma abordagem que proporcionou bom equilíbrio cinético entre têmpera (a reação de grupos NCO com a 2-pirrolidona é mais lenta com a ε- caprolactama) e miscibilidade. Tabela 1: Avaliação da estabilidade de uma solução de têmpera a diferentes razões de ε-caprolactama e 2-pirrolidona*2-pirrolidona obtida junto à SigmaAldrich. ** PPT - precipitação
[0138] A uma chaleira de resina de quatro bocas, adicionou-se o poliol óxido diol de polipropileno pré-seco (400 gramas de HMBT-120 fornecido pela Zhejiang Huangma Chemical) junto com o estabilizante fenólico (2 gramas de Irganox 1135 fornecido pela BASF). A chaleira foi aquecida a 80° C sob agitação e coberta com N2. À chaleira, adicionou-se um catalisador de metal de Sn (calcularam-se 10 ppm de Sn do Fomrez SUL-4 fornecido pela Momentive Performance Materials, Inc.). Após misturar por 10 min, adicionou-se à chaleira o agente de extensão de cadeia (4,08 gramas de IPDI). A reação foi mantida a 83° C até que o NCO, monitorado por titulação, atingisse cerca de 0%, em seguida adicionaram-se à chaleira 11,65 gramas de 3-isocianatopropiltrimetoxissilano (Silquest A-Link 35 obtido junto à Momentive Performance Materials, Inc.), e a reação foi continuada a 80° C até que o teor de NCO fosse de cerca de 0,04% (por titulação). Depois disso, adicionou-se a solução de têmpera pré-fundida à chaleira. A temperatura foi mantida em 80° C por mais 30 min e, em seguida, a chaleira foi resfriada e, o polímero, descarregado. No dia seguinte, a viscosidade foi medida em 56.000 cP a 25° C, e o NCO remanescente foi zero, conforme determinado por FTIR.
[0139] O pacote de sequestro usado nesse experimento foi uma mistura de viniltrimetoxissilano (7,2 gramas obtidos como silano Silquest A-171, 1,84 gramas de ε-caprolactama e 0,56 gramas de 2-pirrolidona). A ε-caprolactama foi fundida em um forno a 80° C antes de ser misturada ao viniltrimetoxissilano e 2-pirrolidona. As propriedades mecânicas são dadas na Tabela 2.
[0140] A uma chaleira de resina de quatro bocas, adicionou-se HMBT-120 (400 gramas da Zhejiang Huangma Chemical) junto com estabilizante fenólico (2 gramas de Irganox 1135). A chaleira foi aquecida a 80° C sob agitação e coberta com N2. À chaleira, adicionou-se um catalisador de metal de Sn (calcularam-se 10 ppm de Sn do Fomrez SUL-4 fornecido pela Momentive Performance Materials, Inc.). Após misturar por 10 min, adicionou-se à chaleira o agente de extensão de cadeia (4,08 gramas de IPDI). A reação foi mantida em 83° C até que o NCO, monitorado por titulação, atingisse cerca de 0%, em seguida adicionou-se à chaleira 3- isocianatopropiltrimetoxissilano (11,65 gramas de Silquest A-Link 35), e a reação foi continuada a 80° C até que o teor de NCO fosse de cerca de 0,04% (por titulação). Adicionou-se o pacote de sequestro (7,2 gramas de silano Silquest A-171 e 2 gramas de metanol). A mistura de reação foi resfriada à temperatura ambiente e descarregada. No dia seguinte, a viscosidade foi medida em 66.000 cP a 25° C, e a porcentagem de NCO residual foi zero, conforme determinada por FTIR. As propriedades mecânicas são dadas na Tabela 2.Tabela 2: Propriedades Mecânicas de Poliuretanos Sililados com Diferentes Soluções de têmpera
[0141] A um frasco de quatro bocas e fundo redondo de 500 mL equipado com um agitador mecânico suspenso, linha de nitrogênio, batente e termopar, adicionaram- se poliol poli(óxido de propileno)diol (309,6 g de HMBT-120, Zhejiang Huangma Chemical), estabilizante fenólico impedido (1,58 g de Irganox1135 obtido junto à BASF) e estabilizante fosfito de triisodecila (1,59 g de Doverphos 6 obtido junto à Dover Chemical). A mistura foi seca por pulverização com nitrogênio enquanto aquecida a 80° C com uma manta térmica por cerca de 180 minutos. (O teor de água não pôde ser determinado porque o fosfito interfere na medição da água por titulação Karl-Fischer.) A mistura foi resfriada a 72° C sob um cobertor de nitrogênio. Adicionou- se uma solução de dilaurato de dibutilestanho (225 μL de 10% em peso de Fomrez SUL-4 (obtido junto à Momentive Performance Materials, Inc.) em tolueno), e misturou-se por 25 minutos. Adicionou-se o agente de extensão de cadeia diisocianato de isoforona (3,18 g de Desmodur I, Bayer), e aqueceu-se por 57 minutos até que a viscosidade da mistura fosse de 31.500 cP a 25° C, em seguida adicionou-se o agente sililante 3-isocianatopropiltrimetoxissilano (6,39 g de Silquest*A-Link 35 obtido junto à Momentive Performance Materials, Inc.). Após mais 230 minutos, a mistura exibiu viscosidade de 61.100 cP, quando então adicionou-se o pacote de sequestro (6,42 gramas de uma mistura de viniltrimetoxissilano, silano Silquest*A-171 obtido junto à Momentive Performance Materials, Inc. e metanol (5,7% em peso de metanol)). Permitiu-se então que a mistura de reação resfriasse lentamente. A viscosidade do produto final foi de 52.800 cP a 25°C, e o produto exibiu uma coloração de 14 Pt-Co. Uma amostra do produto foi aquecida por 4 dias a 80° C e, após o aquecimento, o polímero exibiu uma coloração de 22 Pt-Co.
[0142] A um frasco de quatro bocas e fundo redondo de 500 mL equipado com um agitador mecânico suspenso, linha de nitrogênio, batente e termopar, adicionaram- se o poliol poli(óxido de propileno)diol (350,2 gramas de HMBT-120 obtido junto à Zhejiang Huangma Chemical), estabilizante fenólico impedido (1,83 gramas de Irganox 1135 obtido junto à BASF) e estabilizante fosfito de triisodecila (1,95 gramas de Doverphos 6 obtido junto à Dover Chemical). A mistura foi seca por pulverização com nitrogênio enquanto aquecida a 80° C com uma manta térmica por cerca de 150 minutos. (O teor de água não pôde ser determinado porque o fosfito interfere na medição da água por titulação Karl-Fischer.) A coloração da mistura foi de 10 Pt-Co. A mistura foi aquecida a 150° C sob um cobertor de nitrogênio. Adicionou-se uma solução de catalisador (215 μL de 10% em peso de dilaurato de dibutilestanho, Fomrez SUL-4, Momentive Performance Materials, em tolueno) a 130° C, e misturou- se por 15 minutos. Enquanto a mistura era aquecida a 150° C, o agente de extensão de cadeia diisocianato de isoforona (3,09 g de Desmodur I obtido junto à Bayer) foi adicionado, e permitiu-se a reação por 99 minutos até que a viscosidade da mistura fosse de 77.200 cP a 25° C. A mistura de reação foi resfriada a 80° C, o que levou 94 minutos. A mistura de reação exibiu viscosidade de 85.500 cP e coloração de 16 Pt- Co. Adicionou-se o agente sililante 3-isocianatopropiltri-metoxissilano (6,80 g de silano Silquest*A-Link 35 obtido junto à Momentive Performance Materials, Inc.). Depois de reagir por mais 101 minutos, a mistura exibiu viscosidade de 95.300 cP e coloração de 18 Pt-Co. Adicionou-se o pacote de sequestro (7,96 gramas de uma solução composta por 78,9 partes em peso de viniltrimetoxissilano, 16,6 partes em peso de ε- caprolactama e 4,5 partes em peso de 2-pirrolidona). A mistura foi resfriada lentamente. A viscosidade do produto final foi de 83.500 cP a 25°C, e o produto exibiu uma coloração de 21 Pt-Co. Uma amostra do produto foi aquecida por 4 dias a 80° C , após o que exibiu uma coloração de 30 Pt-Co.
[0143] A um frasco de quatro bocas e fundo redondo de 500 mL equipado com um agitador mecânico suspenso, linha de nitrogênio, batente e termopar, adicionaram- se o poliol poli(óxido de propileno)diol (328,6 g de HMBT-120 obtido junto à Zhejiang Huangma Chemical) e estabilizante fenólico impedido (1,66 g de Irganox1135 obtido junto à BASF). A mistura foi seca por pulverização com nitrogênio enquanto aquecida a 80° C com uma manta térmica por cerca de 60 minutos a um teor de água de 38 ppm. A mistura foi resfriada a 72° C sob um cobertor de nitrogênio. Adicionou-se uma solução de catalisador (240 μL de uma solução contendo 10% em peso de dilaurato de dibutilestanho, Fomrez SUL-4, em tolueno), e misturou-se por cerca de 10 minutos. O agente de extensão de cadeia diisocianato de isoforona (3,33 g de Desmodur I obtido junto à Bayer) foi adicionado, e a mistura de reação foi aquecida por 79 minutos até que contivesse 0,04% de isocianato (como NCO) e a viscosidade da mistura fosse de 33.400 cP a 25° C. Adicionou-se o agente sililante 3-isocianatopropiltrimetoxissilano (6,66 g de silano Silquest*A-Link 35 obtido junto à Momentive Performance Materials, Inc.). A temperatura foi elevada para 85° C. Quando a mistura conteve 0,04% de isocianato e exibiu viscosidade de 61.800 cP, adicionou-se o pacote de sequestro (6,56 gramas de uma mistura de viniltrimetoxissilano (silano Silquest*A-171 obtido junto à Momentive Performance Materials, Inc.) e metanol (5,7% em peso de metanol)). A mistura foi resfriada lentamente. A viscosidade do produto final foi de 55.200 cP a 25°C, e o produto exibiu uma coloração de 25 Pt-Co. Uma amostra do produto foi aquecida por 4 dias a 80° C , após o que exibiu uma coloração de 61 Pt-Co.
[0144] A um frasco de quatro bocas e fundo redondo de 1.000 mL equipado com um agitador mecânico suspenso, linha de nitrogênio, batente e termopar, adicionaram-se o poliol poli(óxido de propileno)diol (645,5 g de HMBT-120 obtido junto à Zhejiang Huangma Chemical) e estabilizante fenólico impedido (6,53 g de Irganox1135 obtido junto à BASF). A mistura foi seca por pulverização com nitrogênio enquanto aquecida a 80° C com uma manta térmica por cerca de 240 minutos. A coloração da mistura foi de 11 Pt-Co. A mistura foi aquecida a 150° C sob um cobertor de nitrogênio e mantida por cerca de 120 minutos, quando então a coloração provou- se de 25 Pt-Co. Uma solução de catalisadores (756 μL de uma solução contendo 10% em peso de dilaurato de dibutilestanho (Fomrez SUL-4, Momentive Performance Materials, Inc.) em tolueno) foi adicionada, e misturou-se por cerca de 54 minutos, quando então a coloração provou-se de 33 Pt-Co. O agente de extensão de cadeia diisocianato de isoforona (4,72 g de Desmodur I obtido junto à Bayer) foi adicionado, e a mistura foi aquecida por 168 minutos até que a viscosidade da mistura fosse de 54.400 cP a 25° C. A mistura foi resfriada até chegar a uma viscosidade de 55.600 cP a 25° C, obter uma coloração de 44 Pt-Co e conter 0,04% de isocianato. O intermediário de reação (259,4 grams) foi transferido a um frasco de 500 mL para novo processamento. O intermediário de reação foi pulverizado com nitrogênio a 62° a 80° C por 86 minutos para remover qualquer água que possa ter sido absorvida durante a transferência ao frasco menor. A 80° C, o agente sililante 3-isocianatopropiltrimetoxissilano (5,83 gramas de silano Silquest*A-Link 35 obtido junto à Momentive Performance Materials, Inc.) foi adicionado, e permitiu-se a reação por 196 minutos até que a mistura contivesse 0,01% de isocianato e exibisse viscosidade de 64.900 cP de 25° C e coloração de 45 Pt-Co. Por fim, adicionou-se um pacote de sequestro (6,17 gramas de 78,9 partes em peso de viniltrimetoxissilano (silano Silquest*A-171 obtido junto à Momentive Performance Materials, Inc.), 16,6 partes em peso de ε-caprolactama (obtida junto à Aldrich) e 4,5 partes em peso de 2- pirrolidona (obtida junto à Aldrich)). Permitiu-se que a mistura resfriasse lentamente à temperatura ambiente. O produto exibiu uma viscosidade final de 52.200 cP a 25°C e uma coloração de 50 Pt-Co.Tabe a 3: Medida da Coloração por SPUR usando diferentes estabilizantes
[0145] O processo contínuo para produzir um polímero de poliuretano sililado curável por umidade foi realizado usando a sequência de reação descrita na Figura 5 e com temperaturas para a extensão de cadeia de cerca de 151° C e para a reação de sililação de cerca de 140° C. Poli(óxido de propileno)diol (poliol obtido junto à Zhejiang Huangma Chemical com o nome comercial de HMBT-120, número hidroxila de 9,90, peso molecular numérico médio de 11.300 gramas/mol) foi bombeado do reservatório (10) a uma linha de alimentação e transportado ao misturador (70) a uma taxa de 756,7 gramas por minuto. O catalisador dilaurato de dibutilestanho (Fomrez SUL-4, obtido junto à Momentive Performance Materials, Inc.), fenol impedido (Irganox 1135 obtido junto à BASF) e fosfito de triisodecila (Doverphos 6 obtido junto à Dover Chemical) foram adicionados ao misturador (70) a taxas de 0,082 grama/minuto, 3,783 gramas/minuto e 3,783 gramas/minuto, respectivamente, em que esses ingredientes foram transportados como uma mistura de catalisador e estabilizantes armazenada no reservatório (60a) através da linha de alimentação (61). O poliol, catalisador e estabilizantes foram misturados e então transportados do misturador (70) a um trocador de calor (80) para aquecer a mistura de poliol, catalisador e estabilizantes à temperatura de extensão de cadeia. A mistura aquecida de poliol, catalisador e estabilizantes foi transportada a um segundo misturador (21), em que diisocianato de isoforona (Desmodur I obtido junto à Bayer) bombeado a partir do reservatório (60b) foi adicionado a uma taxa de 5,71 gramas/minuto ao segundo misturador (21) através da linha de alimentação (62) e misturado. A mistura de poliol, catalisador, estabilizantes e diisocianato foi transportada à unidade de reação de extensão de cadeia (20), uma unidade de reação tubular com misturador estático, e reagida por cerca de 25 minutos. O produto da reação de extensão de cadeia foi transportado ao terceiro misturador (31), e 3-isocianatopropiltrimetoxissilano (Silquest*A-Link 35 obtido junto à Momentive Performance Materials, Inc.) foi bombeado do reservatório (60c) ao misturador (31) através da linha de alimentação (63) a uma taxa de 16,94 gramas/minuto, e, depois disso, a mistura foi transportada a uma unidade de reação de sililação (30) equipada com um loop de mistura por refluxo (33) e bomba (34). A razão de mistura por refluxo foi de 0,5 e o tempo de reação médio de 7 minutos. O produto da reação de sililação foi transportado da unidade de reação de sililação (30) a um quarto misturador, onde um dos pacotes de sequestro foi adicionado a uma taxa de 19,93 gramas/mol e misturado. O pacote de sequestro foi adicionado a uma taxa tal que as quantidades fossem de 0,44% em peso de ε-caprolactama, 0,12% em peso de 2-pirrolidona e 2,0% em peso de viniltrimetoxissilano, com base no peso total do pacote de estabilização, polímero sililado e pacote de sequestro. A mistura contendo o pacote de sequestro foi transportada a uma unidade de reação de têmpera (40), uma unidade de reação tubular com misturadores estáticos, e reagida por cerca de 4 minutos. O produto da segunda reação foi então removido da unidade de reação de têmpera (40) e transportado à saída, onde foi resfriado e analisado. A concentração de isocianato (NCO) foi medida ao fim da reação por titulação. Os dados são apresentados na Tabela 5.
[0146] O Exemplo 9 foi uma repetição do Exemplo 8. Os dados são apresentados na Tabela 5.
[0147] O polímero de poliuretano sililado curável por umidade foi preparado de acordo com o Exemplo 8, salvo que o pacote de sequestro foi adicionado ao misturador a uma taxa de 16,65 gramas/minuto. O pacote de sequestro foi adicionado a uma taxa tal que as quantidades fossem de 0,12% em peso de 2-pirrolidona e 2,0% em peso de viniltrimetoxissilano, com base no peso total do pacote de estabilização, polímero sililado e pacote de sequestro. A concentração de isocianato (NCO) foi medida ao fim da reação por titulação. Os dados são apresentados na Tabela 5.
[0148] O polímero de poliuretano sililado curável por umidade foi preparado de acordo com o Exemplo 8, salvo que o pacote de sequestro foi adicionado ao misturador a uma taxa de 16,65 gramas/minuto. O pacote de sequestro foi adicionado a uma taxa tal que as quantidades fossem de 0,18% em peso de 2-pirrolidona e 2,0% em peso de viniltrimetoxissilano, com base no peso total do pacote de estabilização, polímero sililado e pacote de sequestro. A concentração de isocianato (NCO) foi medida ao fim da reação por titulação. Os dados são apresentados na Tabela 5.
[0149] O polímero de poliuretano sililado curável por umidade foi preparado de acordo com o Exemplo 8, salvo que o pacote de sequestro foi adicionado ao misturador a uma taxa de 16,65 gramas/minuto. O pacote de sequestro foi adicionado a uma taxa tal que a quantidade de viniltrimetoxissilano fosse de 2,0% em peso, com base no peso total do pacote de estabilização, polímero sililado e pacote de sequestro. A concentração de isocianato (NCO) foi medida ao fim da reação por titulação. O preparo foi repetido três vezes. Os dados são apresentados na Tabela 5.Tabela 5: Resultados experimentais dos temperadores no processo contínuo
[0150] Os Exemplos de 8 a 11 demonstram que as lactamas cíclicas são temperadores eficientes para o isocianato residual, mas, se a reação é têmperada só com viniltrimetoxissilano, o produto final mantém grupos isocianato residuais.
[0151] O polímero de poliuretano sililado curável por umidade foi produzido de acordo com o Exemplo 8, salvo que a mistura de catalisadores e estabilizante composta por dilaurato de dibutil estanho e fosfito de triisodecila foi adicionada a uma taxa tal que o dilaurato de dibutil estanho correspondesse a 20 ppm de Sn e o fosfito correspondesse a 0,5% em peso, com base no peso do poliol.
[0152] A coloração foi medida em material recém-produzido e após envelhecer o material a 80° C por 4 dias. Um LCS IV da BYK Gardner foi usado para a medição. Os dados são apresentados na Tabela 6.
[0153] O polímero de poliuretano sililado curável por umidade foi produzido de acordo com o Exemplo 8, salvo que a mistura de catalisador e estabilizantes composta por dilaurato de dibutil estanho, fenol impedido (Irganox 1135 da BASF) e fosfito de triisodecila (Doverphos 6 da Dover Chemicals) foi adicionada a uma taxa tal que o dilaurato de dibutil estanho correspondesse a 20 ppm de Sn, o fenol impedido correspondesse a 0,5% em peso e o fosfito a 0,5% em peso, com base no peso do poliol.
[0154] A coloração foi medida em material recém-produzido e após envelhecer o material a 80° C por 4 dias. Um LCS IV da BYK Gardner foi usado para a medição. Os dados são apresentados na Tabela 6.
[0155] O polímero de poliuretano sililado curável por umidade foi produzido de acordo com o Exemplo 8, salvo que a mistura de catalisador e estabilizante composta por dilaurato de dibutil estanho e fenol impedido (Irganox 1135 da BASF) foi adicionada a uma taxa tal que o dilaurato de dibutil estanho correspondesse a 20 ppm de Sn e o fenol impedido correspondesse a 1,0% em peso, com base no peso do poliol.
[0156] A coloração foi medida em material recém-produzido e após envelhecer o material a 80° C por 4 dias. Um LCS IV da BYK Gardner foi usado para a medição. O preparo foi repetido. Os dados são apresentados na Tabela 6.Tabela 6: Resultados experimentais do efeito de diferentes pacotes de estabilização no processo contínuo sobre a co oração
[0157] Os dados na Tabela 6 demonstram que, em um processo contínuo para produzir polímeros sililados curáveis por umidade, o pacote de estabilização precisa conter um estabilizante fosfito para que os produtos gerados tenham baixa coloração e estabilidade de cor em vista às temperaturas mais altas empregadas no processo.
Claims (5)
1. Composição de polímero sililado CARACTERIZADA pelo fato de que compreende: (i) um polímero sililado temperado tendo a Fórmula geral (11): cada ocorrência de A1 é um grupo funcional selecionado dentre o grupo que consiste em -O-, -S- e -NH-; cada ocorrência de A2 é um grupo funcional selecionado dentre o grupo que consiste em -S-, -NR6, em que R6 é selecionado dentre o grupo que consiste em hidrogênio, um grupo alquila contendo de 1 a 10 átomos de carbono, um grupo cicloalquila contendo de 5 a 10 átomos de carbono, um grupo aralquila contendo de 7 a 10 átomos de carbono, fenila e -CH[(C=O)OR7]CHR8C(=O)OR7, em que R7 é um grupo alquila de 1 a 10 átomos de carbono, um grupo cicloalquila de 5 a 10 átomos de carbono, um grupo arila de 6 a 10 átomos de carbono e um grupo aralquila de 7 a 10 átomos de carbono e R8 é um grupo alquila de 1 a 10 átomos de carbono, um grupo cicloalquila de 5 a 10 átomos de carbono, um grupo arila de 6 a 10 átomos de carbono, e um grupo aralquila de 7 a 10 átomos de carbono; R1 é um grupo orgânico contendo de 50 a 4.000 átomos de carbono e ao menos um grupo funcional selecionado dentre o grupo que consiste em -O-, -S-, - OC(=O)NH-, -R2NC(=O)NH-, -C(=O)O-, -OC(=O)O-, -OCHR2O-, -C(=O)NR2- e -NR2-, em que cada ocorrência de R2 é independentemente hidrogênio, um grupo alquila contendo de 1 a 6 átomos de carbono ou fenila, preferencialmente hidrogênio; R4 é um grupo alquileno bivalente contendo de 1 a 10 átomos de carbono, um grupo cicloalquileno contendo de 5 a 10 átomos de carbono e um grupo arileno contendo de 6 a 10 átomos de carbono; cada ocorrência de R5 é um grupo alquila de 1 a 18 átomos de carbono ou um -R9(OR10)cOR11, em que R9 é um grupo alquila de 1 a 18 átomos de carbono, R10 é um grupo alquileno bivalente de 2 a 4 átomos de carbono, e R11 é um grupo alquila de 1 a 10 átomos de carbono ou -C(=O)R12, em que R12 é hidrogênio ou um grupo alquila de 1 a 6 átomos de carbono, e os subscritos a, b, c e h são números inteiros, em que a é 2 a 5, b é 0 a 2, c é 0 a 5 e h é 1 a 6, com a condição de que, quando A1 é -O- ou -S-, A2 é -NH-; e (11) um pacote de estabilização que compreende um estabilizante fosfito.
2. Composição de polímero sililado, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADA pelo fato de que o estabilizante fosfito tem a Fórmula geral (7): em que cada ocorrência de R20 é selecionada independentemente dentre o grupo que consiste em um hidrocarboneto monovalente contendo de 1 a 25 átomos de carbono, um hidrocarboneto monovalente contendo de 1 a 25 átomos de carbono e ao menos um heteroátomo selecionado dentre o grupo que consiste em átomo de oxigênio, átomos de nitrogênio e átomo de enxofre, e um hidrocarboneto polivalente contendo de 1 a 25 átomos de carbono, em que ao menos um átomo de carbono é ligado ao oxigênio do grupo oxigênio-fósforo e ao menos um átomo de carbono é ligado covalentemente a um átomo de carbono do grupo R21; cada ocorrência de R21 é selecionada independentemente dentre o grupo que consiste em um hidrocarboneto monovalente contendo de 1 a 25 átomos de carbono, um hidrocarboneto monovalente contendo de 1 a 25 átomos de carbono e ao menos um heteroátomo selecionado dentre o grupo que consiste em átomo de oxigênio, átomos de nitrogênio e átomo de enxofre, e um hidrocarboneto polivalente contendo de 1 a 25 átomos de carbono, em que ao menos um átomo de carbono é ligado ao oxigênio do grupo oxigênio-fósforo e ao menos um átomo de carbono é ligado covalentemente a um átomo de carbono do grupo R20; e cada ocorrência de R22 é independentemente um hidrocarboneto monovalente contendo 1 a 25 átomos de carbono e contendo opcionalmente ao menos um heteroátomo selecionado dentre o grupo que consiste em átomo de oxigênio, átomos de nitrogênio e átomo de enxofre, em que os grupos R20, R21 e R22 são grupos alquila monovalentes, grupos arila ou grupos hidrocarboneto aromático substituídos por alquila.
3. Composição de polímero sililado, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADA pelo fato de que o estabilizante fosfito é tris(2,4-di-terc- butilfenil)fosfito; 2-(2,4,8,10-tetraterc-butilbenzo[d][1,3,2]benzodioxafosfepin-6-il)óxi- N,N-bis[2-(2,4,8,10-tetraterc-butilbenzo[d][1,3,2]benzodioxafosfepin-6- il)oxietil]etanamina; bis(2,4-di-terc-butil-6-metilfenil)-etil-fosfito; 3,9-bis-(2,4-di-terc- butil-fenóxi)-2,4,8,10-tetraoxa-3,9-difosfa-espiro[5.5]undecano; ou misturas dos mesmos.
4. Composição de polímero sililado, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADA pelo fato de que o pacote de estabilização compreende fenol estericamente impedido, em que o fenol estericamente impedido tem a Fórmula geral (5): em que cada ocorrência de R18 é um radical orgânico monovalente ou polivalente de 1 a 50 átomos de carbono e contendo opcionalmente substituintes selecionados dentre o grupo que consiste em um grupo hidroxila -OH; um grupo amida O -C(=O)N(-)2; um grupo éster -C(=O)O-; um grupo isocianurato um grupo éter -O-; um grupo amina -NH-; um grupo hidrazida -C(=O)N(-)NH(-)2-; um grupo sulfeto -S-; e combinações dos mesmos, ou em que o fenol estericamente impedido tem a Fórmula geral (6): em que R19 é um grupo orgânico bivalente, trivalente ou tetravalente de 1 a 50 átomos de carbono e contendo opcionalmente substituintes selecionados dentre o grupo que consiste em um grupo hidroxila -OH; um grupo amida -C(=O)N(-)2; um grupo éster - O C(=O)O-; um grupo isocianurato ; um grupo éter -O-; um grupo amina - NH-; um grupo hidrazida -C(=O)N(-)NH(-)2-; um grupo sulfeto -S-; e combinações dos mesmos; e o subscrito i é um número inteiro de 2 a 4.
5. Composição de polímero sililado, de acordo com a reivindicação 4, CARACTERIZADA pelo fato de que o fenol estericamente impedido é 4-[[3,5-bis[(3,5- diterc-butil-4-hidroxifenil)metil]-2,4,6-trimetilfenil]metil]-2,6-diterc-butilfenol; 3-(3,5- diterc-butil-4-hidroxifenil)propanoato de octadecila; 3-(3,5-diterc-butil-4-hidroxifenil)- N’-[3-(3,5-diterc-butil-4-hidroxifenil)propanoil]propanohidrazida; etilenobis(oxietileno)bis-3,5-terc-butil-4-hidróxi-m-tolil)-propionato; tetraquis(3-(3,5-di- terc-4-hidroxifenil)propionato de pentaeritritol; bis[3-(3,5-di-terc-butil-4- hidroxifenil)propionato-N,N’-hexano-1,6-diilbis(3-(3,5-di-terc-butil-4- hidroxifenilpropionamida) de tiodietileno; 1,3,5-tris-(3,5-di-terc-butil-4-hidroxibenzil)- 1,3-5-triazina-2,4,6(1H,3H,5H-)-triona; 3,5-di-terc-butil-4-hidróxi-tolueno; 4,4- metileno-bis(3,5-di-terc-butilfenol); ou misturas dos mesmos.
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