PT1991598E - Processo para formar um poliol - Google Patents

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earth metal
metal hydroxide
initiator
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Edward Michael Dexheimer
Mao-Yao Huang
Thomas Plegue
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Basf Se
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Description

1
DESCRIÇÃO "PROCESSO PARA FORMAR UM POLIOL"
ÂMBITO DA INVENÇÃO A presente invenção relaciona-se em geral com um processo para formar um poliol e um produto de poliuretano formado a partir do poliol. Mais especificamente, a presente invenção relaciona-se com um processo para formar o poliol na presença de um hidróxido de metal alcalino terroso e dimetiletanolamina.
DESCRIÇÃO DA TÉCNICA RELACIONADA São conhecidos vários processos para formar polióis na técnica. Um processo inclui reagir sacarose e glicerina, tendo em conjunto uma funcionalidade média inferior a 7, com um óxido de alquileno. A sacarose, a glicerina e o óxido de alquileno são tipicamente reagidos na presença de quantidades catalíticas de hidróxido de potássio e/ou de uma amina para formar o poliol. Esta reacção é uma reacção de alcoxilação e forma cadeias de unidades de óxido de alquileno nos grupos hidroxilo da sacarose e/ou da glicerina.
Na presença do hidróxido de potássio, tanto sozinho como com a amina, a reacção de alcoxilação continua. No entanto, a reacção de alcoxilação adiciona um número de unidades de óxido de alquileno adicional e desproporcionado a uma cadeia pré-existente de unidades de óxido de alquileno que tenha sido formada nos grupos hidroxilo da sacarose e/ou da glicerina. Isto leva a comprimentos de cadeia desiguais e a sacarose que não reagiu, a qual é um contaminante no poliol. Adicionalmente, o uso de hidróxido de potássio 2 deixa resíduos no poliol os quais afectam negativamente as propriedades de espuma. Como resultado, o potássio tem de ser removido, atrasando assim o fabrico, diminuindo o rendimento do produto, e aumentando os custos de produção, o que não é conveniente para a prática industrial.
Na presença da amina sozinha, a reacção de alcoxilação não adiciona um número de unidades de óxido de alquileno adicional e desproporcionado. Ainda assim, a eficiência catalítica da amina diminui à medida que ocorre a polimerização, i.e., aumenta o número de moles de óxido de alquileno por mole dos grupos hidroxilo na sacarose e/ou na glicerina. Especificamente, a amina não é cataliticamente eficaz quando o número de moles aumenta para além de dois ou quando um número de hidroxilos do poliol cai abaixo de 350 mg de KOH/g. Têm sido feitas tentativas para ultrapassar os problemas associados ao uso de hidróxido de potássio e/ou aminas. No entanto, estas tentativas não são rentáveis e não produzem o poliol em alto rendimento. Uma tentativa inclui uma reacção por passos de sacarose e glicerina com um óxido de alquileno. Especificamente, a sacarose e a glicerina são reagidas com o óxido de alquileno na presença da amina até que o comprimento de cadeia seja de cerca de uma mole do óxido de alquileno por uma mole dos grupos hidroxilo da sacarose e/ou da glicerina. A esse ponto, a reacção é parada e o hidróxido de potássio é adicionado para formar o poliol. No entanto, esta reacção passo a passo diminui a velocidade de produção por o processo de fabrico ter de ser parado para adicionar o hidróxido de potássio. Adicionalmente, esta reacção passo a passo diminui o 3 rendimento e aumenta os custos tornando a reacção passo a passo não desejável para uso comercial. É também conhecido da técnica formar espumas e tensoactivos através do uso de um poliol e um isocianato, na presença de um hidróxido de metal alcalino terroso e uma amina. No entanto, nestas situações, o hidróxido de metal alcalino terroso e a amina não são usados para catalisar a alcoxilação de uma composição iniciadora para formar o poliol e portanto não funcionam num modo equivalente quando usados para formar a espuma e/ou os tensoactivos.
Consequentemente, permanece uma oportunidade para formar um poliol tendo um comprimento de cadeia consistente a velocidade aumentada e alto rendimento, enquanto se reduz os custos e maximiza a eficiência. Permanece também a oportunidade para formar um produto de poliuretano a partir do poliol.
SUMÁRIO DA INVENÇÃO E VANTAGENS A presente invenção fornece um processo para formar um poliol. 0 processo inclui o passo de fornecer um óxido de alquileno e o passo de fornecer uma composição iniciadora tendo uma funcionalidade média de pelo menos quatro. 0 processo inclui também o passo de fornecer um hidróxido de metal alcalino terroso e dimetiletanolamina. 0 processo inclui ainda o passo de reagir a composição iniciadora e o óxido de alquileno na presença do hidróxido de metal alcalino terroso e da amina para formar o poliol. A combinação do hidróxido de metal alcalino terroso e de dimetiletanolamina permite uma transição suave a partir da catálise da amina para a catálise do hidróxido de metal 4 alcalino terroso para formar o poliol. Isto elimina a necessidade de interromper o processo. Isto também permite que o poliol tenha comprimento de cadeia consistente e seja formado com maior velocidade e alto rendimento, enquanto se reduzem os custos e se maximiza a eficiência.
BREVE DESCRIÇÃO DAS VÁRIAS VISTAS DOS DESENHOS
Outras vantagens da presente invenção serão rapidamente apreciadas, dado que as mesmas se tornam mais compreensíveis através da referência à seguinte descrição detalhada quando considerada em ligação com os desenhos anexados nos quais: A Figura 1 é um gráfico de linhas que ilustra um perfil do processo experimental da formação de poliol através de alcoxilação de uma composição iniciadora na presença de dimetiletanolamina e hidróxido de estrôncio 8-hidrato, e percentagem de adição de óxido de propileno, pressão e temperatura ao longo do tempo; A Figura 2 é um gráfico de linhas que ilustra um primeiro perfil do processo de controlo da formação de poliol através da alcoxilação de uma composição iniciadora na presença de dimetilciclohexilamina, e percentagem de adição de óxido de propileno, pressão e temperatura ao longo do tempo; e A Figura 3 é um gráfico de linhas que ilustra um segundo perfil do processo de controlo da formação de poliol através da alcoxilação de uma composição iniciadora na presença de hidróxido de estrôncio 8-hidrato, e percentagem de adição de óxido de propileno, pressão e temperatura ao longo do tempo. 5
DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO É divulgado um processo de formação de um poliol. 0 processo inclui o passo de fornecer um óxido de alquileno e o passo de fornecer uma composição iniciadora tendo uma funcionalidade média de pelo menos quatro. 0 processo inclui também o passo de fornecer um hidróxido de metal alcalino terroso e dimetiletanolamina. 0 passo de fornecer o hidróxido de metal alcalino terroso e a amina pode ser melhor definido como fornecendo uma combinação do hidróxido de metal alcalino terroso e da amina. No entanto, o hidróxido de metal alcalino terroso e a amina podem ser fornecidos separadamente. Se fornecidos separadamente, o processo inclui preferencialmente o passo de fornecer a amina antes de fornecer o hidróxido de metal alcalino terroso. Alternativamente, o processo pode incluir o passo de fornecer o hidróxido de metal alcalino terroso antes de fornecer a amina. 0 processo inclui ainda o passo de reagir a composição iniciadora e o óxido de alquileno na presença do hidróxido de metal alcalino terroso e da amina para formar o poliol. 0 poliol, o hidróxido de metal alcalino terroso, e a amina serão, cada um, descritos em mais pormenor a seguir. Adicionalmente, o poliol formado pelo processo é também divulgado. Mais ainda, é também divulgado um produto de poliuretano incluindo o produto da reacção de um isocianato e do poliol formado pelo processo da presente invenção. 0 produto de poliuretano e o processo são também descritos em mais detalhe a seguir. uma A composição iniciadora usada para formar o poliol tem uma funcionalidade média de pelo menos quatro. Preferencialmente, a composição iniciadora tem 6 funcionalidade média de pelo menos seis. Numa forma de realização, a composição iniciadora inclui sacarose, sorbitol, ou uma combinação destes. Preferencialmente, a composição iniciadora inclui sacarose, disponível comercialmente por Michigan Sugar Company de Bay City, MI, sob o nome comercial de Big Chief Granulated Sugar. No entanto, é também contemplado que a composição iniciadora pode incluir um açúcar não redutor tendo pelo menos seis grupos hidroxilo, que não a sacarose. É também contemplado que podem ser utilizadas combinações da composição iniciadora. A composição iniciadora pode incluir uma mistura de dois ou mais iniciadores. Numa forma de realização, a composição iniciadora inclui um primeiro iniciador seleccionado a partir do grupo de sacarose, sorbitol, e combinações destes e um segundo iniciador seleccionado a partir do grupo de glicerina, propileno glicol, dipropileno glicol, etileno glicol, dietileno glicol, e combinações destes. Numa outra forma de realização, a composição iniciadora inclui sacarose e glicerina. Se a composição iniciadora incluir o segundo iniciador, o segundo iniciador pode ser qualquer um conhecido na técnica e pode incluir álcoois di- e/ou poli-funcionais de baixo peso molecular e aminas. Preferencialmente, o segundo iniciador tem uma funcionalidade desde 2 até 6 e mais preferencialmente desde 3 até 5. 0 mais preferencialmente, o segundo iniciador tem uma funcionalidade de 3. Numa outra forma de realização, o segundo iniciador inclui glicerina, disponível comercialmente pela Proctor and Gamble sob o nome comercial de Superol®. Outros segundos iniciadores adequados podem também ser usados e podem incluir trimetilol-alcanos tais como 1,1,1-trimetilolpropano. É contemplado que as 7 combinações do segundo iniciador podem também ser utilizadas. 0 primeiro iniciador e/ou o segundo iniciador podem estar presentes na composição iniciadora em qualquer quantidade. Numa forma de realização, o primeiro está preferencialmente presente numa quantidade de pelo menos 30 partes em peso por 100 partes em peso da composição iniciadora. Igualmente, o segundo iniciador está preferencialmente presente numa quantidade inferior a 40, mais preferencialmente inferior a 30, e o mais preferencialmente inferior a 20, partes em peso por 100 partes em peso da composição iniciadora. Numa forma de realização, o segundo iniciador está presente numa quantidade de modo a que a quantidade do primeiro iniciador e a quantidade do segundo iniciador são em conjunto equivalentes à quantidade total da composição iniciadora. A composição iniciadora reage com o óxido de alquileno na presença do hidróxido de metal alcalino terroso e da dimetiletanolamina, para formar o poliol. 0 óxido de alquileno pode ser qualquer óxido de alquileno conhecido na técnica e é seleccionado preferencialmente a partir do grupo de óxido de etileno, óxido de propileno, óxido de butileno, óxido de amileno, e combinações destes. Mais preferencialmente, o óxido de alquileno é seleccionado do grupo de óxido de etileno, óxido de propileno, e combinações destes. Mais preferencialmente, o óxido de alquileno inclui óxido de propileno. A composição iniciadora pode reagir com o óxido de alquileno em qualquer quantidade dependendo do objectivo do especialista na técnica para formar o poliol tendo números específicos de hidroxilo. Esta reacção da composição iniciadora e do óxido de alquileno é uma reacção de alcoxilação de abertura do anel e forma cadeias de unidades de óxido de alquileno nos grupos hidroxilo do primeiro iniciador e/ou do segundo iniciador, formando desse modo o poliol. Preferencialmente, esta reacção forma o poliol tendo aproximadamente cadeias de comprimento igual às unidades do óxido de alquileno, permitindo deste modo que o poliol tenha propriedades físicas e químicas consistentes. o mais
Em referência agora ao hidróxido de metal alcalino terroso primeiro introduzido acima, o poliol é formado na presença do hidróxido de metal alcalino terroso. Os metais alcalino terrosos estão localizados no Grupo 2 da Tabela Periódica, contrariamente aos metais alcalinos localizados no Grupo 1 da Tabela Periódica. A presente invenção não inclui metais alcalinos localizados no Grupo 1. 0 hidróxido de metal alcalino terroso é seleccionado preferencialmente do grupo de hidróxido de cálcio, hidróxido de estrôncio, hidróxido de bário, e combinações destes. 0 mais preferencialmente, o hidróxido de metal alcalino terroso inclui hidróxido de estrôncio. 0 hidróxido de metal alcalino terroso pode também incluir hidratos. Exemplos de hidratos adequados incluem, mas não estão limitados a, 1 até 9 hidratos, e combinações destes. Um hidrato particularmente adequado inclui 8-hidrato (octahidrato). Numa forma de realização, o hidróxido de metal alcalino terroso inclui hidróxido de estrôncio 8-hidrato disponível comercialmente pela Noah Technologies Corporation de San Antonio, TX. Preferencialmente, o hidróxido de metal alcalino terroso está presente com a composição iniciadora, o óxido de alquileno, e a amina numa quantidade desde 0,01 até 1, mais preferencialmente desde 0,1 até 0,75, e 9 preferencialmente desde 0,2 até 0,5, partes em peso por 100 partes em peso do poliol.
Adicionalmente ao hidróxido de metal alcalino terroso, o poliol é também formado, e a composição iniciadora e o óxido de alquileno são reagidos, na presença da amina. A amina é dimetiletanolamina, disponível comercialmente pela Atofina Chemicals, Inc. de Filadélfia, PA. Preferencialmente, a amina está presente com a composição iniciadora, o óxido de alquileno, e o hidróxido de metal alcalino terroso numa quantidade desde 0,01 até 5, mais preferencialmente desde 0,1 até 2, e mais preferencialmente desde 0,5 até 1,5, partes em peso por 100 partes em peso do poliol.
Sem pretender estar limitado por qualquer teoria específica, acredita-se que o hidróxido de metal alcalino terroso suplementa cataliticamente a amina. Isto catalisa a reacção da composição iniciadora e do óxido de alquileno sem interferir com uma distribuição uniforme das unidades de óxido de alquileno nos grupos hidroxilo do primeiro iniciador e/ou do segundo iniciador da composição iniciadora, através de alcoxilação. Quando um comprimento médio de cadeia do poliol é inferior a um (i.e., quando há menos que uma mole de óxido de alquileno por uma mole dos grupos hidroxilo da composição iniciadora), acredita-se que a amina é o catalisador dominante. Quando o comprimento de cadeia médio do poliol é cerca de 1,5, acredita-se que o efeito catalítico do hidróxido de metal alcalino terroso acelera. A combinação do hidróxido de metal alcalino terroso e da amina permite uma transição suave da catálise da amina para a catálise do hidróxido de metal alcalino terroso da reacção da composição iniciadora e do óxido de 10 alquileno para formar o poliol. O poliol pode ser formado em qualquer período de tempo. No entanto, o poliol é preferencialmente formado em menos de 15 horas, mais preferencialmente em menos de 12 horas, e o mais preferencialmente em menos de 10 horas.
Conforme introduzido primeiro acima, o poliol inclui o produto da reacção da composição iniciadora tendo uma funcionalidade média de pelo menos quatro e um óxido de alquileno, reagido na presença do hidróxido de metal alcalino terroso e da amina. O poliol tem preferencialmente um número de hidroxilo menor ou igual a 500, mais preferencialmente desde 200 até 470, e o mais preferencialmente desde 280 até 370, mg KOH/g. Mais ainda, o poliol tem preferencialmente um peso equivalente menor ou igual a 300 Daltons. A terminologia "peso equivalente " é uma porção do peso médio molecular ponderai (Mw) do poliol dividido por uma funcionalidade do poliol.
Numa forma de realização, o poliol que é formado inclui um bloco interno formado a partir do óxido de alquileno. Numa outra forma de realização, o poliol inclui dois blocos internos formados a partir do óxido de alquileno. Ainda numa outra forma de realização, o poliol inclui três ou mais blocos formados a partir do óxido de alquileno. Numa forma de realização, o poliol inclui blocos internos incluindo pelo menos uma unidade de óxido de etileno e pelo menos uma unidade de óxido de propileno arranjada numa formação hetérica, i.e., blocos aleatórios formados a partir do óxido de propileno e/ou óxido de etileno. Num minimo, é preferido que os blocos tenham 50 partes em peso de óxido de propileno por 100 partes em peso do poliol. 11
Igualmente, a formação hetérica inclui preferencialmente menos que ou 3 unidades de repetição de óxido de propileno.
Após formação, o poliol pode ser usado para formar o produto de poliuretano. 0 produto de poliuretano pode ser uma espuma rígida ou elástica ou pode ser um elastómero. Preferencialmente, o produto de poliuretano é uma espuma rígida. Se for uma espuma rígida, o produto de poliuretano pode ser usado numa grande variedade de indústrias incluindo, mas não se limitando a, materiais de construção e de isolamento. Antes de o poliol ser usado para formar o produto de poliuretano, o hidróxido de metal alcalino terroso e a amina podem ser substancialmente removidos do poliol. Porém, isto não é necessário. 0 produto de poliuretano inclui o produto da reacção do isocianato e do poliol, como primeiro introduzido acima. Porém, antes de o poliol ser reagido com o isocianato, um ou mais aditivos podem ser adicionados ao poliol e/ou ao isocianato. 0 aditivo pode incluir, mas não está limitado a, agentes de libertação de ar, agentes molhantes, modificadores de superfície, ceras, enchedores inorgânicos inertes, peneiros moleculares, enchedores inorgânicos reactivos, vidro picado, aditivos de processamento, agentes de superfície, promotores de adesão, anti-oxidantes, corantes, pigmentos, estabilizadores de luz ultravioleta, agentes tixotrópicos, agentes anti-envelhecimento, lubrificantes, promotores de adesão, agentes de acoplamento, solventes, promotores de reologia, tensoactivos, agentes de expansão, modificadores incluindo catalisadores polimerização e de gelificação ligação cruzada, agentes de da reacção de expansão, catalisadores de expansão, , compatibilizadores, 12 extensores de cadeia, agentes anti-espuma, terminadores de cadeia, e combinações destes. Se incluido, o aditivo pode estar presente no poliol e/ou no isocianato em qualquer quantidade. Adicionalmente, um segundo poliol, diferente do poliol, pode também ser adicionado ao poliol antes de o produto de poliuretano ser formado. 0 isocianato que reage com o poliol pode ser qualquer isocianato conhecido na técnica e pode incluir, mas não está limitado a, isocianatos, poliisocianatos, biuretos de isocianatos e poliisocianatos, isocianuratos de isocianatos e poliisocianatos, e combinações destes. Numa forma de realização da presente invenção, o componente isocianato inclui um isocianato n-funcional. Nesta forma de realização, n é preferencialmente um número desde 2 até 5, mais preferencialmente desde 2 até 4, e o mais preferencialmente desde 3 até 4. Deve ser entendido que n pode ser um número inteiro ou pode ter valores intermédios desde 2 até 5. 0 isocianato pode ser seleccionado a partir do grupo de isocianatos aromáticos, isocianatos alifáticos, e combinações destes. Numa forma de realização, o componente isocianato inclui um isocianato alifático. Se o componente isocianato incluir um isocianato alifático, o componente isocianato pode também incluir um isocianato alifático multivalente modificado, i.e., um produto que é obtido por reacções químicas dos diisocianatos alifáticos e/ou poliisocianatos alifáticos. Exemplos incluem, mas não estão limitados a, ureias, biuretos, alofanatos, carbodiimidas, uretoniminas, isocianuratos, grupos uretano, dímeros, trímeros, e combinações destes. 0 componente isocianato pode também incluir, mas não está limitado a, diisocianatos modificados empregues individualmente ou em produtos de reacção com polioxialquilenoglicóis, dietileno 13 glicóis, dipropileno glicóis, polioxietileno glicóis, polioxipropileno glicóis, polioxipropilenopolioxetileno glicóis, poliesteróis, policaprolactonas, e combinações destes.
Alternativamente, o isocianato pode incluir um isocianato aromático. Se o isocianato incluir um isocianato aromático, o isocianato aromático pode corresponder à fórmula R'(NCO), em que R' é um radical orgânico polivalente o qual é aromático and z é um número inteiro que corresponde à valência de R'. Preferencialmente, z é pelo menos dois. Se o isocianato incluir o isocianato aromático, o isocianato pode incluir, mas não está limitado a, o diisocianato de tetrametilxilileno (TMXDI), 1,4-diisocianatobenzeno, 1,3-diisocianato-o-xileno, 1,3-diisocianato-p-xileno, 1,3-diisocianato-m-xileno, 2,4-diisocianato-l-clorobenzeno, 2.4- diisocianato-l-nitrobenzeno, 2,5-diisocianato-l-nitrobenzeno, m-fenileno diisocianato, diisocianato de p-fenileno, diisocianato de 2,4-tolueno, diisocianato de 2,6-tolueno, misturas de diisocianato de 2,4- e 2,6-tolueno, diisocianato de 1,5-naftaleno, diisocianato de 1-metoxi- 2.4- fenileno, diisocianato de 4,4'-difenilmetano, diisocianato de 2,4'-difenilmetano, diisocianato de 4,4'-bifenileno, diisocianato de 3,3'-dimetil-4,4'-difenilmetano, 3,3'-dimetildifenilmetano-4,4'-diisocianato, triisocianatos tais como triisocianato de 4,4',4"-trifenilmetano polimetileno polifenileno poliisocianato e triisocianato de 2,4,6-tolueno, tetraisocianatos tais como tetraisocianato de 4,4'-dimetil-2,2'-5,5'-difenilmetano, diisocianato de tolueno, diisocianato de 2,2'— difenilmetano, diisocianato de 2,4'-difenilmetano, diisocianato de 4,4'-difenilmetano, poliisocianato polimetileno polifenileno, misturas isoméricas destes 14 correspondentes, e combinações destes. Alternativamente, o isocianato aromático pode incluir um produto triisocianato de m-TMXDI e 1,1,1-trimetilolpropano, um produto da reacção de diisocianato de tolueno e 1,1,1- trimetiolpropano, e combinações destes. 0 isocianato pode ter qualquer % de conteúdo de NCO e qualquer viscosidade. 0 isocianato pode também reagir com o poliol em qualquer quantidade para formar o produto de poliuretano.
EXEMPLOS
Um Poliol 1 é formado de acordo com o processo da presente invenção na presença do Hidróxido de Metal Alcalino Terroso e de uma Primeira Amina. Dois polióis comparativos, Polióis Comparativos 1 e 2, são também formados mas não de acordo com o processo da presente invenção. 0 Poliol Comparativo 1 é formado a partir da reacção da Composição Iniciadora e do Óxido de Alquileno na presença de uma Segunda Amina e não do Hidróxido de Metal Alcalino Terroso. 0 Poliol Comparativo 2 é formado a partir da reacção da Composição Iniciadora e do Óxido de Alquileno na presença do Hidróxido de Metal Alcalino Terroso e não da Primeira Amina ou da Segunda Amina. Quantidades específicas da Composição Iniciadora, do Óxido de Alquileno, do Hidróxido de Metal Alcalino Terroso, da Primeira Amina, e da Segunda Amina, estão definidas na Tabela 1, a seguir. Os tempos de reacção, números de OH de formulação, e números de OH experimentais do Poliol 1 e dos Polióis Comparativos 1 e 2, são também indicados a seguir, na Tabela 1. Todos os componentes estão em gramas para o Poliol 1 e Poliol Comparativo 1 e estão em quilogramas para o Poliol Comparativo 2, a manos que indicado de outro modo. 15 TABELA 1
Composição Iniciadora Poliol 1 Poliol Comparativo 1 Poliol Comparativo 2 Glicerina 1300 1420 78,88 Sacarose 2400 2160 125,28 Hidróxido de Metal Alcalino Terroso 22,5 0 1,31 Primeira Amina 75 0 0 Segunda Amina 0 75 0 Oxido de Alquileno 11.900 11.457 664,51 Número de OH de formulação (mg KOH/g) 359,7 360,9 359,8 Número de OH Experimental (mg KOH/g) 355,6 386,9 360,9 Tempo de Adição de Óxido de Alquileno (h) 7,78 10,28 17,67 Tempo Total de Reacção (h) 9,5 12,9 18,66 A glicerina está disponível comercialmente pela Procter & Gamble Company sob o nome comercial de Superol®. A sacarose está disponível comercialmente pela Michigan Sugar Company de Bay City, MI, sob o nome comercial de Big Chief Granulated Sugar. 0 Hidróxido de Metal Alcalino Terroso é hidróxido de estrôncio 8-hidrato, que está disponível comercialmente pela Noah Technologies Corporation de San Antonio, TX. A Primeira Amina é dimetiletanolamina, que está disponível comercialmente pela Atofina Chemicals, Inc. de Filadélfia, PA. A Segunda Amina é dimetilciclohexilamina, que está disponível comercialmente pela Air Products and Chemicals, Inc. de Allentown, PA sob o nome comercial de Polycat® 8. 0 Óxido de Alquileno é óxido de propileno, que está disponível comercialmente pela Huntsman Base Chemicals. 16 0 Número de OH de Formulação é o número de OH (mg KOH/g) do Poliol 1 e dos Polióis Comparativos 1 e 2 que se calcula que resultam da reacção da Composição Iniciadora e do Óxido de Alquileno. 0 Número de OH Experimental é o número de OH (mg KOH/g) do Poliol 1 e dos Polióis Comparativos 1 e 2 que realmente resultam da reacção da Composição Iniciadora e do Óxido de Alquileno. 0 Tempo de Adição do Óxido de Alquileno é o tempo necessário para adicionar o Óxido de Alquileno ao vaso do reactor enquanto se mantém uma pressão do vaso do reactor a ou abaixo de 6,2 bar [90 psig]. O Tempo Total de Reacção é o tempo necessário para adicionar o Óxido de Alquileno ao vaso do reactor e para completar a alcoxilação da Composição Iniciadora, após completar a adição de Óxido de Alquileno, como medido no vaso do reactor para pressão, temperatura, e tempo, e é mostrado nas Figuras 1 até 3. Especificamente, a reacção de alcoxilação está essencialmente completa quando a pressão e a temperatura atingem ambas um estado estacionário.
Na Figura 1, a alcoxilação da Composição Iniciadora e a formação do Poliol 1 é mostrada como sendo catalisada pela Primeira Amina e pelo Hidróxido de Metal Alcalino Terroso. Sem pretender estar limitado por qualquer teoria especifica, acredita-se que, conforme mostrado na Figura 1, entre aproximadamente 1 e 4 horas, a pressão decresce como resultado da catálise da Primeira Amina. Acredita-se também que, conforme mostrado na Figura 1, entre aproximadamente 4,3 e 8 horas, a catálise da Primeira Amina está a terminar 17 e a catálise do Hidróxido de Metal Alcalino Terroso está a aumentar. Em geral, em aproximadamente 9 horas, a reacção de alcoxilação está essencialmente completa quando tanto a temperatura como a pressão atingem um estado estacionário, formando desse modo o Poliol 1 tendo um Número de Hidroxilos Experimental de aproximadamente 355,6 mg de KOH/g, que é aproximadamente igual ao Número de Hidroxilo Experimental.
Conforme mostrado na Figura 2 e na Tabela 1, o Poliol Comparativo 1 a formar-se na presença da Segunda Amina, dimetilciclohexilamina, tem um Número de Hidroxilo Experimental que é aproximadamente igual ao Número de Hidroxilo de Formulação. A Figura 2 mostra que a formação do Poliol Comparativo 1 é parada a aproximadamente 10,28 horas e 93,6% da quantidade de Óxido de Alquileno adicionada devido a aspectos de pressão. A reacção do Óxido de Alquileno adicionado está completa depois de a temperatura e a pressão ficarem estáveis a aproximadamente 12,9 horas. Os restantes 6,4% do Óxido de Alquileno são subsequentemente adicionados entre as 16,8 e 17,3 horas após uma quantidade adicional da Segunda Amina, dimetilciclohexilamina, ser adicionada ao vaso do reactor. Os últimos 6,4% do Óxido de Alquileno são recuperados mais tarde numa operação de stripping com vácuo e parecem não reagir para formar o desejado Poliol Comparativo 1. Sem pretender estar limitado por qualquer teoria específica, acredita-se que a catálise pela Segunda Amina inclui uma limitação cinética na formação do Poliol Comparativo 1. Acredita-se que a limitação cinética evita que o Poliol Comparativo 1 tenha um Número de Hidroxilo Experimental que seja aproximadamente igual ao Número de Hidroxilo de Formulação. 18
Conforme mostrado na Figura 3 e na Tabela 1, o Poliol Comparativo 2 que se forma na presença do hidróxido de estrôncio tem um Número de Hidroxilo Experimental que é aproximadamente igual ao Número de Hidroxilo de Formulação. Porém, a Figura 3 mostra também que a formação do Poliol Comparativo 2 é parada a aproximadamente 5,5 horas devido a aspectos de pressão. Depois de a pressão baixar, a reacção começa novamente para formar o Poliol Comparativo 2. Aumentos rápidos da pressão não são desejados para implementação industrial.
Na formação do Poliol 1, o Tempo de Adição do Óxido de Alquileno é menor que os tempos correspondentes na formação dos Polióis Comparativos 1 e 2. Adicionalmente, o tempo total de reacção para formação do Poliol 1 é também menor que o tempo total de reacção correspondente para a formação dos Polióis Comparativos 1 e 2.
Depois da formação, o Poliol 1 apresenta um Número de OH Experimental que está dentro de aproximadamente 1 por cento do Número de OH de Formulação e um tempo de reacção que é inferior a 10 horas. De modo oposto, os Polióis Comparativos 1 e 2 apresentam Números de OH Experimentais que estão dentro dos 7,5 por cento e 0,5 por cento dos Números de OH de Formulação, respectivamente. No entanto, os tempos de reacção para os Polióis Comparativos 1 e 2 são de 12,9 horas e 18,66 horas, respectivamente, apresentando ineficiência.
Lisboa, 30 de Abril de 2010

Claims (19)

1 REIVINDICAÇÕES 1. Processo de formação de um poliol compreendendo os passos de: fornecer um óxido de alquileno; fornecer uma composição iniciadora tendo uma funcionalidade média de pelo menos quatro; fornecer um hidróxido de metal alcalino terroso e dimetiletanolamina; e reagir a composição iniciadora e o óxido de alquileno na presença do hidróxido de metal alcalino terroso e a dimetiletanolamina pata formar o poliol.
2. Processo conforme definido na reivindicação 1 em que a composição iniciadora compreende sacarose, sorbitol, ou uma combinação destes.
3. Processo conforme definido na reivindicação 2 em que a composição iniciadora compreende sacarose.
4. Processo como indicado na reivindicação 1 em que a composição iniciadora compreende uma mistura de dois ou mais iniciadores.
5. Processo como indicado na reivindicação 4 em que a composição iniciadora compreende sacarose e glicerina.
6. Processo conforme indicado na reivindicação 4 em que a composição iniciadora compreende um primeiro iniciador seleccionado a partir do grupo de sacarose, sorbitol, e combinações destes e um segundo iniciador seleccionado a partir do grupo de glicerina, propileno glicol, 2 dipropileno glicol, etileno glicol, dietileno glicol, e combinações destes.
7. Processo conforme indicado na reivindicação 6 em que o primeiro iniciador está presente numa quantidade de pelo menos 30 partes em peso por 100 partes em peso da composição iniciadora.
8. Processo conforme indicado na reivindicação 1 em que o hidróxido de metal alcalino terroso é seleccionado a partir do grupo de hidróxido de cálcio, hidróxido de estrôncio, hidróxido de bário, e combinações destes.
9. Processo conforme indicado na reivindicação 1 em que o hidróxido de metal alcalino terroso compreende hidróxido de estrôncio.
10. Processo conforme indicado na reivindicação 1 em que o hidróxido de metal alcalino terroso está presente numa quantidade desde 0,1 até 0,75 partes em peso por 100 partes em peso de poliol.
11. Processo conforme indicado na reivindicação 1 em que a amina está presente numa quantidade desde 0,1 até 2 partes em peso por 100 partes em peso do poliol.
12. Processo conforme indicado na reivindicação 1 em que o óxido alquileno é seleccionado a partir do grupo de óxido de etileno, óxido de propileno, óxido de butileno, óxido de amileno, e combinações destes.
13. Processo conforme indicado na reivindicação 1 em que o óxido de alquileno compreende óxido de propileno. 3
14. Processo conforme indicado na reivindicação 1 em que o poliol tem um número de hidroxilo desde 200 até 470 mg de KOH/g e um peso equivalente inferior ou igual a 300 Daltons.
15. Processo conforme indicado na reivindicação 1 em que o poliol compreende blocos internos compreendendo pelo menos uma unidade de óxido de etileno e pelo menos uma unidade de óxido de propileno arranjada numa formação hetérica.
16. Processo conforme indicado na reivindicação 15 em que a formação hetérica compreende menos que ou igual a 3 unidades de repetição de óxido de propileno.
17. Processo conforme indicado na reivindicação 1 em que o poliol é formado em menos de 12 horas.
18. Processo conforme indicado na reivindicação 1 em que o passo de fornecimento do hidróxido de metal alcalino terroso e da amina é adicionalmente definido como fornecer uma combinação do hidróxido de metal alcalino terroso e da dimetiletanolamina.
19. Processo conforme indicado na reivindicação 1 em que o passo de fornecimento do hidróxido de metal alcalino terroso e da amina compreende adicionalmente o passo de fornecer a dimetiletanolamina antes de fornecer o hidróxido de metal alcalino terroso. Lisboa, 30 de Abril de 2010
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