MX2010012910A - Proceso para preparar espumas de poliisocianurato rigidas usando polioles de aceite natural. - Google Patents

Proceso para preparar espumas de poliisocianurato rigidas usando polioles de aceite natural.

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Abstract

La presente invención proporciona un proceso para producir una espuma de poliisocianurato rígida, que implica hacer reaccionar, a un índice de isocianato de aproximadamente 175 a aproximadamente 400, un poliisocianato con al menos un poliol de aceite natural, que contiene al menos aproximadamente un 35% en peso, basado en el peso del poliol de un aceite natural que tiene un número de hidroxilo de aproximadamente 175 a aproximadamente 375 y una tuncionalidad hidroxilo de aproximadamente 2,0 a aproximadamente 2,8, en presencia de un agente de soplado y, opcionalmente, en presencia de uno o más tensioactivos, retardantes de llama, pigmentos, catalizadores y cargas, en el que la espuma resultante tiene un contenido de base biológica renovable de al menos el 8% en peso. Las espumas proporcionadas por el proceso de. la invención poseen propiedades similares a las espumas producidas a partir de materiales derivados del petróleo y pueden encontrar uso en sistemas de aislamiento de pared y techos. El alto contenido de base biológica (> 8%) puede permitir que los sistemas de aislamiento de pared o techo que contienen estas espumas se consideren para el programa de aprovisionamiento preferido del gobierno de Estados Unidos.

Description

OCESO PARA PREPARAR ESPUMAS DE POLIISOCIANURATO USANDO POLIOLES DE ACEITE NATURAL CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere, en general, a espuma eíficamente, a un proceso para preparar espumas de poliisocianur rtir de polioles de aceite natural renovable (NOP).
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Se sabe en la técnica que las espumas rígidas que tienen est isocianurato son polímeros altamente reticulados. Debido a la icamente estable del anillo de ¡socianurato, las espumas de polii amente poseen alta resistencia a la temperatura, alta estabilidad d alor y excelentes propiedades de resistencia a la llama. Cuando u poliisocianurato se produce usando un agente de soplado físico ductividad térmica en fase vapor, tal como un hidrocarburo, hidroflu plo, en los documentos DE 1.112.285 y GB 1.104.394 y, típic lizan haciendo reaccionar poliisocianatos orgánicos con cataliz erización, en presencia de materiales tales como estabilizadores d ntes de sopiado y opcionalmente polioles. El poliisocianato usado t ichas preparaciones es diisocianato de difenilmetano polimérico (P Debido a que el precio de la gasolina aumenta cada vez más, or uso del petróleo y la producción de petróleo doméstico en Esta estática, se ha aumentando el énfasis en la reducción de la depe ados Unidos del petróleo importado. Una ruta para disminuir esta d encontrar materias primas sostenibles y alternativas para produci actualmente se hacen a partir de recursos basados en petróleo. E erias primas están productos de base biológica renovables, hechos rales obtenidos de plantas. Reconociendo este punto, en 2002 el C ados Unidos decretó la Ley de Seguridad Agrícola e Inversión Rural SRIA otorga un tratamiento preferente a los materiales de base bio tenido de base biológica mínimo para diversas agrupaciones ge eria!es que requieren la preferencia de aprovisionamiento de la rales. Por ejemplo, en el área del aislamiento con espuma para s d, se propone un contenido de base biológica mínimo del 8% en p o, existe una necesidad de aumentar el contenido de base biló emas de espuma usados en los sistemas de pared, para sat ctrices de aprovisionamiento federal.
Como se ha mencionado anteriormente, las espumas de poliisoc ducen polimerizando un componente de isocianato usando un cat erización, típicamente en presencia de un poliol de poliéster o una óles que contienen tanto un poliol de poliéster como un poliol epto por las pequeñas cantidades de sacarosa, sorbitol o glicerina q rse en la preparación del poliol de poliéter, dichas espumas est cipalmente de materiales basados en petróleo. Numerosos trabaja ica han entendido esto y han intentado, incluso antes de la promulg patibilización para los agentes de expansión. Entre los agentes de critos está un componente de pentano. Se dice que el patibilización es una dialcanolamida derivada de aceite o sustancia en vegetal, y está presente en una cantidad de al menos el 5° tivo al peso del componente de poliol. Se dice que la solubilidad d l componente de poliol está potenciada por la presencia de la dialca Hickey, en las Patentes de Estados Unidos N° 5.922.779 y cribe una espuma de poliuretano o poliisocianurato formada por la r poliisocianato con una mezcla de resina basada en poliol de po tiene un poliol de poliéster aromático formado por una reacció rificación entre un material basado en ácido itálico, un material hiro erial hidrófobo. La mezcla incluye también un tensioactivo no i nte de soplado de hidrocarburo C4-C7. Hickey dice que el materia de ser uno o más de aceite de ricino, aceite de coco, aceite de maí illa de algodón, aceite de semilla de lino, aceite de oliva, aceite l menos 175°C y un tensioactivo de copolímero de organoxilosan ponentes oleosos descritos están el aceite de semilla de soja, aceit Lincoln, aceite de judías de Manchuria, aceite de maíz, aceite d ite de palma, aceite de semilla de lino, aceite de sésamo, aceite ite de semilla de algodón, aceite de coco, aceite de ricino deshidrata liva.
Shieh et al., en la Patente de Estados Unidos N° 6.133.329, odos de fabricación de polioles de poliéster aromáticos, que se di cuados para su uso con agentes de soplado de hidroc ofluorocarbono. Estos polioles se preparan haciendo etielentereftalato disuelto en una solución que contiene una pl o\es con aceite natural. Se dice que el aceite natural reacciona en la ica del poliol a una temperatura específica. Se dice que los polioles s números de hidroxilo y bajas viscosidades. Se dice que los iado de hidrocarburo e hidrofluorocarbono son solubles en los lado. Las espumas de Raceina et al. pueden contener también reta a, estabilizadores y otros aditivos.
Aunque la técnica anterior incorpora materiales de base bioló umas de poliisocianurato, estos materiales están presentes sólo en oritarias. Una explicación puede ser que los polioles basados rales tienen una estructura química que es más alifática y menos p oles de poliéster típicos, lo que puede reducir las propiedades mec bustión. De esta manera, los polioles de poliéter y poliéster b óleo se usan aún para producir la mayoría de las espumas de poliis tinua existiendo una necesidad en la técnica de espumas de polii as que tengan tanto un alto contenido de materiales de base biol cterísticas de rendimiento similares a las espumas existentes, enas primas basadas en petróleo.
SUMARIO DE LA INVENCIÓN Por consiguiente, la presente invención proporciona es umas para el programa de aprovisionamiento preferido del g dos Unidos.
Estas y otras ventajas y beneficios de la presente invención entes a partir de la descripción detallada de la invención, a conti documento.
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN La presente invención se describirá ahora con propósitos de ilust limitación. Excepto en los ejemplos operativos o donde se indiq era, todos los números que expresan cantidades, porcentajes, n oxilo, funcionalidades y similares en la memoria descriptiva nderse como modificados en todos los casos por e oximadamente". Los pesos equivalentes y pesos moleculares dad umento en Dalton (Da) son pesos equivalentes promedio en núme eculares promedio en número, respectivamente, a menos que se i a. ógica renovable de al menos el 8% en peso. Las espumas proporci proceso de la invención poseen propiedades similares a las ucidas a partir de materiales derivados del petróleo y pueden en islamiento de paredes y otras aplicaciones. El alto contenido de bas ltante (> 8%) puede permitir considerar los sistemas de aislamient contienen estas espumas para el programa de aprovisionamiento p ierno de Estados Unidos.
Los presentes inventores han encontrado también que aquella poliuretano que contienen poliol de aceite natural que funcionan a os de 175 presentan malas propiedades de combustión. Se requie iedades de combustión para los códigos de construcción modelo dos, para muchas aplicaciones de construcción. Para mejorar las p ombustión de la espuma, pueden añadirse mayores cantidades de llama. Sin embargo, la adición del retardante de llama reduce el co e biológica global de la espuma y puede afectar negativame ituido los polioles de poliéster basados en petróleo, encontrados t las espumas PIR, por polioles de aceite natural, que pres ionalidad hidroxilo, número de hidroxilo y grupos hidroxilo primario s polioles de aceite natural se desarrollaron para simular la estruc les de poliéster convencionales usados típicamente en las esp ido a que las uniones triméricas ayudan a crear resistencia en la iere poco, si acaso algo, de poliol de reticulación adicional para iedades mecánicas, lo que maximiza el contenido de base biol uma. Sorprendentemente, las espumas de poliisocianurato de l nción tienen tanto buenas propiedades mecánicas como buenas p ombustión.
El aumento del contenido de base biológica es ventajoso pue to §9002 de la Ley de Seguridad Agrícola e Inversión Rural ("FSRI ga preferencia de aprovisionamiento para el gobierno de Estado ulos que tienen mayor contenido práctico de materiales de base umación mejorado.
Las espumas de poliisocianurato producidas mediante el pro nción contienen una alta cantidad de poliol de aceite natura piedades mecánicas que son similares a aquellas de las es isocianuro preparadas a partir de materiales basados únicamente polioles de aceite natural útiles en el proceso de la invenc feriblemente, un número de hidroxilo de 175 a 400, más preferiblem 75 y una funcionalidad hidroxilo de 2,0 a 3,5, más preferiblemente d polioles de aceite natural de la presente invención pueden tener oxilo y funcionalidades hidroxilo en cantidades que varían entr ibinación de estos valores, inclusive los valores citados.
Los polioles de aceite natural ("NOP") pueden producirse lquier aceite de origen natural incluyendo, aunque sin limitación, ola, aceite de ricino, aceite de coco, aceite de maíz, aceite de dón, aceite de jatropha, aceite de semilla de lino, aceite de oliva ianato de ai menos 2,0. Los poliisocianatos adecuados isocianatos aromáticos, alifáticos y cicloalifáticos y combinación mos. Los poliisocianatos útiles incluyen: diisocianatos tales como m-fenileno, diisocianato de p-fenileno, diisocianato de 2,4-tolueno, 2,6-tolueno, diisocianato de 1 ,6-hexametileno, diisocianato ametileno, diisocianato de 1 ,3-ciclohexano, diisocianato de 1 ,4-ci ocianato de hexahidro-tolueno y sus isómeros, diisocianato de ocianatos de diciclo-hexilmetano, diisocianato de 1 ,5-naftüeno, düs -difenilmetano, diisocianato de 2,4'-difenilmetano, diisocianato ileno, diisocianato de 3,3'-dimetoxi-4,4 '-bifenileno y 3,3'-dimetil-dif '-diisocianato; triisocianatos tales como triisocianato de 2,4,6-isocianatos tales como 4,4'-dimetil-difenilmetano-2,2,,5,5,-tetraisoci metilen polifenilpoliisocianatos brutos. Se prefieren el diiso nilmetano polimérico bruto (PMDI) o los polifenil poliisocianatos de tos modificados. • * na terciaria, tal como pentametildietilentriamina, dimetilciclohe etiletanolamina y sales de organopotasio tales como octoato potásic sico.
El agua y un compuesto de bajo punto de ebullición se binación como un agente de soplado en la presente invención. El ajo punto de ebullición incluye hidrocarburos tales como isómeros tano y hexano; y compuestos que contienen flúor de bajo punto d s como HFC-245fa, HFC-365mfc y HFC-134a usados en soli binación. Los agentes de soplado particularmente preferidos para s enté invención son ciclopentano, n-pentano, isopentano y mezc mos.
Los aditivos tales como tensioactivos (reguladores de espuma), bilizadores de espuma basados en silicona y retardantes de lla irse opcionalmente en las mezclas de formación de espuma en el vención. ducts y Chemicals, Inc. y Evonik Industries. Otros tensioactivos ad criben en las Patentes de Estados Unidos N° 4.365.024 y 4.529. ioactivos menos preferidos incluyen éteres de polietilenglicol de al ena larga, sales de amina terciaria o alcanolamina de ésteres de s alquilo de cadena larga, ésteres alquilsulfónicos y ácidos alquilaril os tensioactivos se emplean en cantidades suficientes para es cla de reacción de espumación frente al colapso y evitar la for des celdas irregulares.
Los retardantes de llama adecuados (como se usa en este doc ino se refiere también a supresores de humo y otros modific bustión conocidos) incluyen fosfonatos, fosfitos y fosfatos (tales c ilfosfonato, polifosfato amónico y diversos fosfatos cíclicos y onato, así como organofosfatos oligoméricos reactivos que t ionalidad mayor de 1 , conocidos por los expertos en la materia), c contienen halógeno conocidos en la técnica (tales como éstere ociente del número de grupos isocianato dividido por el número tivos con isocianato, multiplicado por 100. El índice de isocia enté proceso preferiblemente es de 175 a 400, más preferiblement y aún más preferiblemente de 270 a 310. El índice de isocianato en la presente invención puede estar en una cantidad que varía entr ibinación de estos valores, inclusive los valores citados.
EJEMPLOS La presente invención se ¡lustra adicionalmente, aunque sin iante los siguientes ejemplos. Se entiende que todas las cantidade rtes" y "porcentajes" están en peso, a menos que se indique otr ron los siguientes materiales en la producción de espumas de poli ejemplos: LIOL A poliol de poliéster aromático basado en orto dietilenglicol, que tiene un número de hidro biológica del 29,9% y una funcionalidad hidr aproximadamente 5; un poliol de poliéter iniciado en glicerina/aceite de de soja, catalizado por KOH (70% PO, 30% EO) q un contenido de aceite vegetal de aproximada 45%, un número de hidroxilo de aproximadame mg KOH/g, una viscosidad a 25°C de aproxima 132 cps, y una funcionalidad de aproximadam preparado de acuerdo con la Patente de Estados en trámite junto con la presente con Número 11/713.898; un poliol de poliéter iniciado en glicerina/aceite de de soja, catalizado por KOH (100% de EO) que contenido de aceite vegetal de aproximadamente un número de hidroxilo de aproximadamente EO) que tiene un contenido de aceite veg aproximadamente el 39%, un número de hidr aproximadamente 290 mg KOH/g, una viscosidad de aproximadamente 541 cps, y una funcional aproximadamente 3, preparado de acuerdo con la de Estados Unidos en trámite junto con la prese Número de Serie 11/713.898; un poliol de poliéter iniciado en sacarosa/glicerin de semilla de soja, catalizado por ¡midazol (18% P EO) que tiene un contenido de aceite veg aproximadamente el 39%, un número de hidr aproximadamente 290 mg KOH/g, una viscosidad de aproximadamente 549 cps, y una funcional aproximadamente 3, preparado de acuerdo con l Patente de Estados Unidos en trámite junto ALIZADOR A una solución al 70% en peso de octoato pota dietilenglicoí; ALIZADOR B un catalizador de amina terciaria patentado dispo Air Products como POLYCAT 43; ALIZADOR C Pentametildietilentriamina (PMDETA); CIANATO A un diisocianato de difenilmetano polimérico que t contenido de NCO del 30,6% y una viscosidad B a 25°C de 700 centipoise; y ENTE DE una mezcla 70/30 de ciclopentano e isopentano PLADO A mplo Comparativo C1 y Ejemplos 2-10 Las espumas de poliisocianurato se prepararon a partir de la o de los componentes presentadas a continuación en las tablas. Lo s componentes se combinaron en primer lugar y posteriormente dice deseado; y los niveles de agua y pentano se ajustaron para pr antidad deseada de soplado, que afecta directamente a la dens uma.
Las propiedades clave de la espuma, densidad, factor k, ensional, generalmente eran comparables con aquellas de la e trol, siendo en ocasiones ligeramente mejores y en ocasiones li res. La única propiedad que consistentemente tenía peores valo ma de control era la resistencia a compresión; sin embargo, los V btuvieron fueron generalmente mayores de 1 ,41 kg/cm2 (20 lb/pul siderarían aceptables en la mayoría de aplicaciones. plo Comparativo C-11 y Ejemplos 12 Las espumas de poliisocianurato se prepararon a partir de las o de los componentes presentadas a continuación en las Tablas. Lo S componentes se combinaron en primer lugar y se hicieron enormente con el isocianato. Estas espumas se prepararon u uina de espuma de alta presión, de mezcla medida, con un la le cinta continua, usando un tiempo de permanencia de tres minutos El Ejemplo C-11 es típico de una espuma ASTM E84 Clase 1 eles de construcción. En el Ejemplo 12, el Poliol A convencional, trol es el poliol presente en la mayor cantidad, está sustituido p o muestra la tabla, los resultados obtenidos para las dos espumas ilares en la mayoría de los aspectos, incluyendo el tiempo de geli sidad global, la densidad del núcleo, el contenido de celdas cerrad la estabilidad dimensional. Adicionalmente, ambas espumas pasaro ombustión en túnel de ASTM E84 Clase 1 (realizado por Intertek Ej. C-11 LIOL A 49,21 LIOL B 16,41 P B -TARDANTE DE LLAMA A 13,80 TARDANTE DE LLAMA B 3,14 NSIOACTIVO A 2,27 ALIZADOR A 1 ,73 ALIZADOR B 0,84 TALIZADOR C 0,20 UA 0,29 ENTE DE SOPLADO A 11 ,83 Mezcla Poliol total 100,00 CIANATO A 155,1 ice calculado 286 00° c -0,3 0° C/100% humedad relativa 3,2 sayo de combustión en túnel ASTM E84 tertek Testing, San Antonio, TX) Dispersión de la llama < 25 Desarrollo de humo < 450 Clasificación ASTM E84 Clase 1 pasa Los ejemplos anteriores de la presente invención se ofrecen co lustración y no de limitación. Resultará evidente para los expertos e las realizaciones descritas en este documento pueden modificarse iversas maneras, sin alejarse del espíritu y alcance de la invención, a invención debe medirse mediante las reivindicaciones adjuntas.

Claims (1)

  1. REIVINDICACIONES Un proceso para producir una espuma de poliisocianurato r prende hacer reaccionar, a un índice de isocianato de aproximadam ximadamente 400: un poliisocianato; con al menos un poliol de aceite natural que contiene ximadamente un 35% peso, basado en el peso del poliol, de ace tiene un número de hidroxilo de aproximadamente 175 a aproxi y una funcionalidad hidroxilo de aproximadamente 2,0 a aproxi en presencia de un agente de soplado; y, opcionalmente, en presencia de uno más tensioactivos, reta a, pigmentos, catalizadores y cargas en el que la espuma resultante tiene un contenido de bas cianato de 1 ,5-naftileno, diisocianato de 4,4'-difenilmetano, diiso difenilmetano, diisocianato de 4,4'-bifenileno, diisocianato de 3, bifenileno, 3,3'-dimetil-difenilpropane-4,4'-diisocianato, triisocianato eno, 4,4'-dimetil-difenilmetano-2,2',5,5'-tetraisocianato y diisoci nilmetano polimérico (P DI). El proceso de acuerdo con la reivindicación 1 , en el que el poliis cianato de difenilmetano polimérico (PMDI). El proceso de acuerdo con la reivindicación 1 , en el que al men ceite natural contiene, al menos, aproximadamente el 40% en pe l peso del poliol, de aceite natural. El proceso de acuerdo con la reivindicación 1 , en el que el al ol de aceite natural contiene, al menos, aproximadamente el 45 El proceso de acuerdo con la reivindicación 1 , en el que al men aceite natural tiene una viscosidad a 25°C de menos de aproxi 0 cps. El proceso de acuerdo con la reivindicación 1 , en el que al men ceite natural tiene una viscosidad a 25°C de menos de aproximada . El proceso de acuerdo con la reivindicación 1 , en el que al men ceite natural tiene una viscosidad a 25°C de menos de aproximad cps. El proceso de acuerdo con la reivindicación 1 , en el que al men aceite natural tiene un número de hidroxilo de aproximadame ximadamente 350 y una funcionalidad de aproximadamen El proceso de acuerdo con la reivindicación 1 , en el que el lado se selecciona entre el grupo que consiste en ciclopentano, n entano y mezclas de los mismos. El proceso de acuerdo con la reivindicación 1 , en el que el ianato es de aproximadamente 250 a aproximadamente 350. El proceso de acuerdo con la reivindicación 1 , en el que el ianato es de aproximadamente 270 a aproximadamente 310.
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