Что такое полиэфирный полиол?

Свяжитесь с Kerton Chemicals прямо сейчас!

В широком смысле к полиэфирным полиолам относятся традиционные полиэфирные полиолы, поликапролактоновые полиолы и поликарбонатные диолы; все они содержат эфирные группы (COO) или карбонатные группы (OCOO). Однако на практике термин «полиэфирный полиол» обычно обозначает полиэфирные полиолы, получаемые в результате реакций поликонденсации с участием дикарбоновых кислот и диолов.

Традиционные полиэфирные полиолы

Полиэстер Полиол является одним из основных сырьевых компонентов полиэфирного полиуретана; его можно разделить на алифатические и ароматические полиолы в зависимости от наличия в их структуре бензольных колец. Среди них алифатические полиолы в основном представляют собой полиэфирные диолы на основе адипиновой кислоты.

Полиэфирные диолы на основе адипиновой кислоты

Распространёнными алифатическими полиэфирными полиолами являются в основном полиэфирные диолы, которые обычно получают путём поликонденсации адипиновой кислоты (в отдельных случаях — с использованием себациновой кислоты) с одним или несколькими диолами, такими как этиленгликоль, пропиленгликоль, 1,4-бутандиол , или диэтиленгликоль (то есть диэтиленгликоль).

Физические и химические свойства

Полиэфирные диолы при комнатной температуре представляют собой молочно‑белые воскообразные твёрдые вещества либо бесцветные или слабо жёлтые вязкие жидкости. Твёрдый полиэфир имеет температуру плавления 25–50 °C и после нагревания переходит в вязкую жидкость. Он слабо растворим в воде. Кислотное число полиэфира обычно составляет менее 1,0 мг KOH/г.
Полиэфирные полиолы по своей природе нетоксичны; однако при случайном попадании в глаза или брызгах на кожу их следует немедленно промыть проточной водой. Длительный контакт с кожей может вызывать лёгкое раздражение; при работе рекомендуется использовать защитные очки и перчатки.
Стандарт химической промышленности HG/T 2707—1995 «Технические условия на полиэфирные полиолы» устанавливает физико‑химические показатели качества для нескольких типов полиэфирных полиолов на основе адипиновой кислоты и применяет номенклатуру полиэфиров, рекомендованную этим отраслевым стандартом. В настоящее время цветность и кислотное число полиэфирных полиолов, выпускаемых большинством производителей, соответствуют или превышают указанные требования.

Методы подготовки

Синтез полиэфира осуществляется в две основные стадии. На первой стадии в реактор загружают дикарбоновые кислоты и диолы (а также следовые количества катализаторов) и проводят реакции этерификации и конденсации при температуре 140–220 °C. Температура верха ректификационной колонны поддерживается на уровне 100–102 °C, при этом большая часть образующейся побочной воды испаряется при атмосферном давлении. После этого кислотное число обычно снижается до 20–30 мг KOH/г при 200–230 °C в течение 1–2 часов. На второй стадии применяют вакуумирование и постепенное повышение степени вакуума для удаления следовых количеств воды и избытка диоловых соединений при пониженном давлении, что способствует протеканию реакции в направлении получения полиэфирных полиолов с низким кислотным числом; этот метод называют «вакуумным плавлением». Кроме того, можно непрерывно подавать инертные газы, например азот, для выноса воды; такой способ получил название «плавление с использованием газа‑носителя». Также возможно добавление в реакционную систему азеотропных растворителей, например толуола, и медленное отведение образующейся воды с помощью водосборника во время рефлюкса толуола; этот метод называется «азеотропной дистилляцией».

Характеристики и области применения

Полиэфирный полиуретан содержит большое число полярных групп, таких как эфирные и уретановые, обладает высокой когезионной прочностью и адгезией, а также высокими прочностными характеристиками, износостойкостью и другими свойствами. Поэтому алифатические полиэфирные диолы широко применяются при производстве литых полиуретановых эластомеров, термопластичных полиуретановых эластомеров, микропористых полиуретановых подошв для обуви, PU‑кожевенных смол, полиуретановых клеев, полиуретановых чернил и паст, покрытий для тканей и т. д.
Полиэфирные диолы, полученные из адипиновой кислоты и 1,4-бутандиола, 1,6-гександиол , или этиленгликоль — это воскообразные твёрдые вещества; получаемые полиуретановые эластомеры обладают высокой кристалличностью и сильной начальной липкостью. Полиэфиры, такие как ПМА и ППА, синтезируемые из диолов с боковыми цепями, при комнатной температуре находятся в жидком состоянии и отличаются гибкостью; их применяют в чернилах, для производства мягкой кожи и в других областях. ПМА характеризуется хорошей гидролитической стабильностью.

Ароматические полиэфирные полиолы

Ароматические полиэфирные полиолы — это полиэфирные полиолы, содержащие бензольные кольца; как правило, речь идёт о полиэфирных полиолах, синтезированных из ароматических дикарбоновых кислот (или их ангидридов, эфиров) и диолов (или полиолов) в качестве исходных сырьевых компонентов. В качестве сырья для получения полиэфиров обычно используются фталевый ангидрид (ФА), терефталевая кислота (ТФК), изофталевая кислота (ИПА) и др. В качестве широко используемых диоловых исходных материалов применяют диэтиленгликоль (ДЭГ); кроме того, могут использоваться и другие диолы. Добавление небольшого количества полиола позволяет придать молекулам полиэфирного полиола разветвлённую структуру.

Ароматические полиэфирные полиолы, применяемые в отрасли производства полиуретанов, в настоящее время в основном представляют собой полиэфирные полиолы на основе фталевого ангидрида. Кроме того, полиэфирные полиолы терефталатного ряда получают путём реакций переэтерификации между отходами полиэфиров, остатками ПТА и другими сырьевыми компонентами, такими как диэтиленгликоль, а также среднемолекулярные и высокомолекулярные ароматические сополиэфирные диолы, получаемые конденсацией дикарбоновых кислот, таких как терефталевая кислота, изофталевая кислота, адипиновая кислота , и Себациновая кислота с диолами, такими как этиленгликоль, диэтиленгликоль и неопентилгликоль.

Физические и химические свойства

Ароматические полиэфирные полиолы представляют собой бледно‑жёлтые или красновато‑коричневые вязкие прозрачные жидкости. Они стабильны, обладают слабым ароматическим запахом, не токсичны и не вызывают коррозии; нерастворимы в воде и отлично совместимы с большинством органических соединений. Не горючи и не взрывоопасны. Ароматические полиолы преимущественно являются полиэфирными диолами; число функциональных групп обычно составляет от 2 до 3. Вязкость ароматических полиэфирных диолов выше, чем у алифатических полиэфирных диолов с таким же молекулярным весом.

Методы подготовки

Метод получения ароматических полиэфирных полиолов сходен с методом получения аллифатических полиэфирных полиолов, за исключением того, что в качестве основного дикарбоновой кислоты используется фталевый ангидрид, а при конденсации образуется меньше воды. Большинство ароматических полиэфирных полиолов обладают высоким гидроксильным числом, и в процессе синтеза соотношение спиртовых исходных веществ к кислотам обычно значительно превышает стехиометрическое.
Ароматические полиэфирные полиолы можно получить в результате реакции переэтерификации между отходами полиэфиров, остатками ПТА и диэтиленгликолем. Благодаря низкой стоимости этот процесс обладает высокой конкурентоспособностью.

Характеристики и области применения

Полиуретан, полученный из ароматического полиэфира, обладает отличной устойчивостью к гидролизу, термостойкостью и адгезией.

Фталевый ангидрид‑полиэфирный полиол и ароматический полиэфирный полиол, полученные из отходов полиэстера и отходов ПТА, обычно применяются для производства жёстких пенополиуретанов. Огнестойкость жёстких пенополиуретанов на основе ароматического полиэфирного полиола с высоким гидроксильным числом выше, чем на основе полиэфирного полиола. В индустрии пенополиуретановых пластиков ароматические полиэфирные полиолы нередко используются для замены части или всего полиэфирного полиола в рецептурах пенополиуретановых и полиизоцианатных жёстких пенополиуретанов. Добавление некоторых ароматических полиэфирных полиолов в состав рецептуры холодильных установок в зимний период также повышает ударную вязкость и адгезию пены. Фталевый ангидрид‑полиэфирный полиол особенно подходит для пенополиизоцианурата (PIR). Такая пенопластовая структура содержит большое количество бензольных колец, что не только улучшает термостойкость пены, но и повышает огнестойкость готовых изделий.
Одна или обе дикарбоновые кислоты, такие как терефталевая кислота, изофталевая кислота, адипиновая кислота, декан-диовая кислота и другие дикарбоновые кислоты; а также один или два диола, например этиленгликоль, диэтиленгликоль, неопентилгликоль и метилпропандиол. Эти ароматические сополиэфирные диолы среднего и высокого молекулярного веса обычно применяются для получения двухкомпонентных клеев на основе растворителей, которые широко используются в композитных пленках для гибкой упаковки пищевых продуктов и в алюминиево‑пластиковых ламинатах.