[发明专利]二氧化碳溶于液态聚合物的方法

说明书

人们已提出了用物理溶解作为发泡剂的二氧化碳生产基于双组分反应混合物的聚合物泡沫体(例如，参见US4316875和德国专利2628785)。对此，首先将二氧化碳于加压下物理溶解于液态反应混合物中，或在该双组分混合之前溶解于至少一种组分中。将此反应混合物在从组分的混合器设备排出后减压，其中溶解的二氧化碳随泡沫的形成而被释放，最后此反应混合物反应形成固体泡沫体。

优选的双组分混合物是反应后形成聚氨酯的混合物，是通过多异氰酸酯加聚方法进行反应的。对此，最好使二氧化碳溶于与异氰酸酯反应的组分中，它一般为多醇组分。

为了将二氧化碳溶于多醇组分中，下列各种方法都是可行的。

1.在维持压力高于在聚合物中要溶解的二氧化碳量的饱和蒸汽压下，将气态二氧化碳以微小气泡形式注入含有多醇组分的气化容器中，由此溶解二氧化碳。注入微小二氧化碳气泡的合适设备的例子包括带搅拌的气化器。此方法在室温和相对中等压力下进行，但该方法昂贵，原因在于产量相当低

2.在室温及压力高于二氧化碳的临界压力下，将多醇与液态二氧化碳在(例如)静态流动混合器中混合。此方法以相当高产量进行，因为组分以流动的液体形式混合。静态混合器可安装在用于混合反应组分的混合器设备的多醇进料管线中，并在加入用于混合反应组分的混合器设备中的物料如多醇中连续进行混合。然而，不利之处在于需要约80巴的高压，这就需要特殊的泵入和加料设备，或当反应组分在低压混合器设备中混合时，接着就需要现有的减压过程。

图1和图2表示通过按照本发明具有的直线多醇管线的混合器设备的不同剖面图。

图3表示按照本发明具有Z形多醇管线的混合器设备。

目前已发现有可能将温度为-30℃至-5℃、压力远低于临界压力的液态二氧化碳与处于室温下的多醇混合并使二氧化碳溶于多醇中，其中二氧化碳的溶解迅速进行，甚至不出现二氧化碳的挥发。

因此，本发明涉及以二氧化碳浓度基于聚合物重量的0.2至9wt％将二氧化碳溶于液态聚合物的方法，其特征在于将温度处于-30℃至-5℃的液态二氧化碳与温度处于10℃至30℃的聚合物在压力相当于要溶解于聚合物中的二氧化碳的饱和蒸汽压(绝对压力)的1.2至3倍条件下混合。

可通过将液态二氧化碳注入输送多醇的管线中，在反应组分的混合器设备的聚合物进料管线中连续进行混合。将静态混合器优选直接设置在二氧化碳注入点的下游。此外，搅拌设备可设置在输送多醇的管线中。

在混合二氧化碳和多醇过程中，二氧化碳需要的温度和需要的压力首先取决于要溶解的二氧化碳的量，其次取决于混合速率。例如，如果在温度为-30℃至-20℃时将二氧化碳注入聚合物中(此时聚合物处于压力为其饱和蒸汽压的2至3倍)，有可能简单通过将二氧化碳注入聚合物管线中溶解高达相对于液态聚合物重量1wt％的二氧化碳。如果静态混合器直接设在液态二氧化碳的入口处的下游，则二氧化碳的温度可增加至-5℃或多醇的压力可减至其饱和蒸汽压的1.5倍，而不会在聚合物管线中发生二氧化碳的挥发。

带有搅拌器的混合器设备优选设在多醇管线中。最优选的是这些带搅拌的混合器设备与静态混合器的结合。多醇流在与液态二氧化碳混合之前，优选通过设置在多醇管线中的多孔板再分成多个独立流，这样可在多醇湍流中进行混合。

下面参考附图描述在液态聚合物中混合和溶解二氧化碳的优选设备。在图1中所示的按照本发明的混合设备中，多醇管线有放大部分2，其内设置-笼3，它可在放大部分2的横截面之上完全或仅仅部分延伸。液态二氧化碳通过小孔5加入笼3中并通过搅拌器g与自小孔4进入笼3的多醇混合。为了控制二氧化碳的计量，对于通过小孔5的流体，借助通过流动测量设备8的控制器7的计量针6进行水压控制。为进一步混合，在多醇流动方向上放大部分2之后设置一静态混合器10。图2表示通过图1说明的设备的A-A剖面。

图3表示根据本发明的另一混合设备，其中设一横向偏移多醇管线1的混合笼3，其中多醇流在进口和出口处被多孔板4再分为多个独立流。液态二氧化碳通过如图1中描述的小孔5计量，并借助搅拌器9分散于多醇中。

尽管前面对于本发明目的进行了详细描述，但应理解这种描述是仅为此目的的，除了通过权利要求限定外，本领域熟练技术人员可以进行各种变化而不脱离本发明的实质和范围。