Способ получения полиизоцианатабиуретовой структуры

 

...и,|c ) (:д

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ 798121

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 27.12.77 (21) 2560175/05 (511М. Кл;

С 08 Ст 18/10 с присоединением заявки .%

Государственный комитет (23) Приоритет по делам изобретений и аткрытий

Опубликовано 23.01.81. Бюллетень Рй 3

Дата опубликования описания 25.01.81 (53 ) УД К 678.664 (088.8) М. Г, Брусиловский, В. П. Красиокутский, Г. И. Немтинова, F. Н. Новожилов, В. А. Пекарский, С. А. Платонова и А. С. Туманский (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) Г(10ГОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОЛИИЗОЦИАНАТА ЬИУРЕТОВОЙ

СТРУКТУРЫ

Изобретение относится к технологии получе. ния иолиизоциаиата биуретовой структуры находящего н лакокрасочной иромьиш|енности широкое применение в качестве иэоцианатного компонента, например в полиуретановых oM!Io5 эициях, для получения свето- и атмосферостоиких покрытий.

Известен способ получения полиизоцианатов по реакции алифатического диизоцианата с водой, путем постепенной загрузки воды в диизоцианат. Реакцию проводят в две стадии: первую при температуре до 100 С с получением замещенной мочевины и вторую — при температуре 130 — 140 С (1) или до 250 С (2) с получением полиизоцианата.

Недостатком этих способов является получение побочного продукта (нерастворимой полимочевины) в количестве 1 — 5% и, в связи с этим, относительно большие потери дорогосто- е ящего ь:ономера при фильтрации. Кроме того, процесс получения полиизоцианата весьма дли. телен (3 — 6 и более часов, не считая стадии фильтрации) .

Известен способ, в котором загрузку воды в диизоцианат (l,б-гексаметилендиизоцианат) проводят в одну стадию при температуре

130 — 145 Г (предпочтительно 135 — 138 Г), причем для снижения количества образующейся полимочевины (до 0,01%) загрузку воды проводят в виде водно-ацетонового раствора (1:1) со скоростью 0,5 — 5 кг/ч на 1 м объема диизоциаиата. Реакцию ведут до содержания изоцианатных групп 32,5 — 34,5%, а оставшийся свободный дииэоцианат отгоня|дт под вакуумом.

Перед стадией отгонки под вакуумом избыточного дииэоцианата проводят фильтрапию полученного продукта от нерастворимой поли. мочевины на патронных фильтрах. Полученный таким образом полиизоцианат биуретановой структуры имеет молекулярную массу 700—

850 (по методу криоскопии), а содержание изоцианатных групп составляет 21 — 23% (3).

Недостатком этого способа является необходимость фильтрации продукта. Так как полимочевина имеет свойство сильно набухать из-за насыщения диизоцианата, то потери продукта при фильтрации значительно ppoBocxoj\BT, 798121

3 количество самой образовавшейся мочевины.

Переработка фильтров осуществляется в тяжелых санитарно-гигиенических условиях.

Способ имеет длительный (4 — 24 ч) процесс синтеза полиизоцианата, а сама технология не позволяет создать непрерывный процесс, 5

Кроме того возникает необходимость применения пожароопасного ацетона, который служит для разбавления воды. Ацетон не является реагентом в данном процессе и по завершении реакции удаляется иэ продукта, увеличивая на 2-2,5% общие потери. Следует отметить, что чем выше (до 26,36%) содержание изоцианатных групп в готовом продукте (больше относительное количество реакционных центров, что необходимо при образовании защитного покрытия) и чем ниже вязкость (что снижает необходимое количество растворителя при составлении лакокрасочных композиций), тем выше его качество. 20

Цель изобретения — упрощение технологии получения полиизоцианата и создание возможности сделать процесс непрерывным.

Указанная цель достигается эа счет введения в 1,6 -гексаметилендииэоцианат воды в виде наро-газовой смеси с влажностью 0,1 — 2,0 кг/к и температурой 110 — 130 С, синтез ведут при температуре — 150 — 170 С.

Подача воды в виде паро-газовой смеси обеспечивает условия лучшего днспергирования воды, ЗО резко снижает скорость образования побочных продуктов (нерастворимой полнмочевины) и позволяет вводить большее количество воды в единицу времени, что сокращает длительность процесса. При этом отпадает необходимость в применении перемешивающих устройств, так как перемешивание обеспечивается газовыми струями.

Полученный продукт (см. примеры) не содержит полимочевины и не требует фильтрации.

Такой технологический прием позволяет легко перейти на непрерывную схему производства, а вязкость целевого продукта ниже, чем аналогичных отечественного и импортного полиизоцианат-биурета.

На чертеже изображен реакционный аппарат, реализующий предлагаемый способ.

Технология проведения опытов заключается в следующем.

В реакционньй аппарат, работающий по принципу эрлифта, загружают 250 г 1,6-гексаметиленднизоцианата и производят его нагрев. Через змеевик 1 и центральную трубку 2, снабженную на конце отверстиями 3, подается. нагретая до 110 — 130 С наро-газовая смесь.

Газовая фаза, барботируя через слой дииэоциа ната в кольцевом зазоре, образованном, центральной трубкой 2 и внутренней трубкой 4, увлекает эа собой диизоцианат, который выте.

4 кает нз переливных отверстий 5 во внешнюю зону аппарата, а в кольцевой зазор снизу подсасывается свежая порция диизоцианата. Таким образом осуществляется перемешивание и циркуляция реакционной массы. Отработанные казы совместно с образовашимся в ходе реакции углекнслым газом отводятся из аппарата по трубке 6.

Пример 1. Температура синтеза 150—

155 С, длительность синтеза 126 мин, расход газа (азота) 4 л/ч, влажность газа 2 кг/кг.

Полученный и отделенный от избыточного

1,6-1 ексаметилендиизоцианата продукт имеет следующие показатели: молекулярная масса

800, содержание изоцианатных групл 22;27%, полное отсутствие полнмочевины.

Пример 2. Температура синтеза 160—

166 С, длительность синтеза 60 мин, расход газа (воздуха) 12 л/ч, влажность газа 0,75кг/кг

Полученный и отделенный от избыточного

1,6-гексаметилендиизоцианата продукт имеет следующие показатели: молекулярная масса

840, содержание нзоцианатных групп 22,33%, полное отсутствие нерастворимой мочевииы.

Пример 3. Температура синтеза 158—

162 С, длительность синтеза 66 мин, расход газа (азота) 12 л/ч, влажность газа 0,5 кг/кг.

Полученный и отделенный от избыточного

1,6-гексаметилендиизоцианата продукт имеет следующие показатели: молекулярная масса

750, содержание изоцианатных групп 23,59 o, полное отсутствие нерастворимой полимочевины.

Образцы, полученные в примерах 1 — 3 продукта, представляют собой бесцветную или слегка окрашенную в желтый цвет прозрачную жидкость. Выход продукта от теоретического составляет 98 — 99%.

Проводят сравнение вязкости полученных продуктов в опытах 2 и 3 с эталонным образцом импортного биурета Десмодюра. С этой целью изготовляют 70 o-ные растворы образцов в смеси растворителей: ксилол — этнлгликольацетат (1:1), что является товарной формой выпускаемой продукции. Вязкость (при 25 C) определяют на капиллярном вискозиметре диаметром 0,6 мм и получают следующие результаты: для Десмодюра 657 с, для образца, полученного по второму примеру

223 с и для образца, полученного по третьему примеру 185 с.

Молекулярная масса, определяемая методом гель-проникающей хроматографии, составляет для Десмодвра N 860, для двух образцов, получаемых по известному способу 900 и 1000„ для первого примера 800, для второго 840 и для третьего 750.

Иэ приведенных примеров видно, что время синтеза составляет 1 — 2 ч. т.е. гораздо меньше, 5 798121 чем в известном способе. Отсутствие полимочевины делает ненужной стапию фильтрации. Качество получаемого продукта не уступает качеству отечественного и зарубежного полиизоцианатабиурета.

Формула изобретения

Способ получения полиизоцианата биуретовой структуры реакцией 1,6-гексаметилендиизоцианата с водой при нагревании, отличающийся тем, что, 6 с .целью упрощения процесса, воду в реактдптй ную зону подают в виде наро-газовой смеси с влажностью 0,1 — 2,0 кг/кг и температуре 110130 С,а синтез ведут при температуре 150—

170 С, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе.

1. Патент ФРГ И 1101394, кл. 12 017/03, опублик. 1961.

2. Патент ГДР Р 112462, кл. 39 в 33/02, опублик, 1975.

3. Авторское свидетельство СССР Р 368282. кл. С 08 G 1188//1100, 1973 (прототип.,.

" 798!21

Составитель А. Широков

Техред М. Голннка

Корректор С. Шомак

Редактор А. Шишкина

Тираж 541. ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб. д, 4/5

Заказ 9944/28

Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4