[发明专利]聚氨酯/聚脲的连续制备

说明书

本发明涉及一种用于制备聚氨酯/聚脲的方法，以及由该方法制备的聚氨酯/聚脲。

至今为止，聚氨酯/聚脲在工业规模上通常以不连续的方法制备，其中出现了不连续方式的公知的缺点，例如装料和出料时间长、传热和传质不佳、产品质量不稳定等。对于力求达到工艺强化的情况下的聚氨酯/聚脲的连续生产，这些缺点应至少以一种稍不显著的形式存在。但是好像至今为止，聚氨酯/聚脲的大规模生产中仍未出现合适的令人满意的工艺强化方案，这可能与聚氨酯/聚脲的温度敏感性有关。

作为连续方法，带条挤出法(Band-Extruderverfahren)或反应挤出法(Reaktions-Extruderverfahren)从生产技术的角度看是重要的。就此，DE-C-19 924 089中提出了一种“一步一计量加料法(One Shot-Dosierverfahren)”，以制备具有改进的软化性能的均匀聚氨酯，即首先将全部反应混合物(包括多异氰酸酯、多元醇和链增长剂)在静态混合器中、在500至50,000s^-1的高剪切速度下、在确定的温度、最多1s的短混合时间内均匀混合，并将如此制得的反应混合物任选地通过一个第二静态混合器向挤出机中计量加料。

在DE-A-199 24 090中，为达到相同的工艺目的，制备了具有改进的软化性能的聚氨酯、在具有确定的搅拌速度与产量的比值的搅拌管式反应器中形成反应混合物，随后通过在一个挤出机中形成聚氨酯。

两种方法都尤其用于制备具有较低软化点的质量均一的聚氨酯。

两种方法的主要缺点是混合装置(搅拌管式反应器)的自净化作用不足。因此在工艺过程中的死体积区域中产生产品沉积物，其使管式反应器中的自由流动截面变窄，并最终使其闭合，从而限制制备工艺过程的稳定性和连续性。

本发明的目的在于提供一种工艺上灵活且经济的制备聚氨酯/聚脲的方法，该方法确保获得良好的产品质量。

该目的通过一种制备聚氨酯/聚脲的方法实现，该方法以连续的方式在反应器中进行，该反应器包括：

α)一个围绕一个旋转轴转动的、具有一个热表面的物体A，

β)一个分配系统，和

γ)一个骤冷装置(Quenscheinrichtung)，

其中

a)起始反应组合物的组分单独地和/或以混合物形式借助于分配系统在旋转物体A热表面的一个内部区域铺展成一个薄膜，以使薄膜流过旋转物体A的热表面至旋转物体A热表面的一个外部区域，

b)所述薄膜以含有聚氨酯/聚脲的反应组合物的形式离开热表面，以及

c)所述反应组合物在离开热表面后通过骤冷装置骤然冷却，

其中起始反应组合物的组分为：

i)一种含有多异氰酸酯的多异氰酸酯组分，和

ii)一种具有多元醇和/或多胺的多元醇/多胺组分，

所述热表面的温度为70至400℃，并且通过骤冷装置实现的反应组合物的骤然冷却至少为30℃。

本发明方法于其中实施的反应器使得能够实现一种停留时间非常短并且反应温度高的工艺过程。因此，本发明的方法确保了起始反应组合物组分的骤然剧烈升温和相应的迅速反应，其中通过后续的骤冷，避免了所得产物在热条件下不想要的副反应。通过骤冷装置进行的对反应组合物的骤然冷却在最多5秒内实现，优选仅在1秒内实现。

本发明的方法提供了一种灵活且简单地改进工艺的可能性。可以很容易地将不同种类的组分铺开在热表面不同位置，用作起始组合物的组分。工艺过程中常常较困难的“放大”，由于所使用的反应器简单性和通常相对较小的尺寸因而非常简单。此外，还应提及的是，所述反应器的投资成本和维护成本(清洗等)非常低。此外，所得产品——即含有聚氨酯/聚脲的反应组合物——的质量容易通过改变工艺参数(停留时间、温度、起始反应组合物组分的计量)进行有针对性地改变。

在本发明的一个优选实施方案中，所使用的多异氰酸酯组分中异氰酸酯基与所使用的多元醇/多胺组分中氨基和羟基总量的摩尔比例为0.1-10，优选0.7-1.3。

本发明的方法中，起始反应组合物的组分常常不仅使用相应比例的量的多异氰酸酯和多元醇/多胺，还使用多种增塑剂、润滑剂、分子量调节剂(Molekularkettenregler)、阻燃剂、无机/有机填料、着色剂、染料和稳定剂(针对水解、光和热条件下的分解)、链增长剂、溶剂和催化剂作为其它组分。