[发明专利]甲硅烷基化聚氨酯和/或聚脲的制备

说明书

本发明涉及一种制备甲硅烷基化的聚氨酯和/或聚脲的方法，以及可由该方法制备的甲硅烷基化的聚氨酯和/或聚脲。

迄今为止，甲硅烷基化的聚氨酯在工业规模上通常以分批方法制备，其中显现出分批方法的公知缺点，例如装料和卸料时间长、传热和传质不佳、产物品质不稳定等。在希望工艺强化的制备甲硅烷基化聚氨酯的连续方法中，这些缺点应至少以一种较不显著的程度存在。但是，迄今为止，对于甲硅烷基化聚氨酯的工业生产，仍未出现相应的令人满意的工艺强化方案。

作为一种用于制备甲硅烷基化聚氨酯的连续方法，WO 2007/037824A2提出了这样一种方法，其中在反应器的第一反应区中，多元醇和异氰酸酯的连续物流反应以生成聚氨酯。在第二反应区中，将甲硅烷基化剂连续进料并使其与聚氨酯连续反应，以使得温度和反应时间足以形成甲硅烷基化聚氨酯，所述反应物以线性进料的方式通过所述反应区。然后将产物从所述反应器中连续地移出。特别建议使用的反应器为具有静态混合器的管状反应器。

所述方法的一个本质缺点是建议使用的反应器缺少自清洁功能。因此，在该方法中，死区域中形成产品沉积物，导致管状反应器中的自由流动横截面变窄，并最终堵塞，从而限制了制备方法的稳定性和连续性。

本发明的目的在于提供一种操作灵活、价格经济的制备甲硅烷基化聚氨酯的方法，该方法能确保始终获得良好的产品品质。

该目的通过一种优选地连续制备甲硅烷基化聚氨酯和/或聚脲的方法实现，所述方法包括以下步骤：

a)将一种包含异氰酸酯的组分β)和一种包含多元醇和/或多胺的组分α)施用至物体A的至少一个表面，所述表面绕一个旋转轴旋转并且具有60至400℃的温度，

b)使β)异氰酸酯与α)多元醇和/或多胺的反应产物与一种甲硅烷基化剂反应。

绕旋转轴旋转的物体A使得可形成这样一种工艺管理模式，其中实现了非常短的停留时间与高的反应温度的结合。因此，本发明的方法确保可将组分β)和α)急剧猛烈加热从而使之可相应地快速反应。

优选地将β)异氰酸酯和α)多元醇和/或多胺连续地施用至物体A的至少一个表面(所述表面绕一个旋转轴旋转)，从而使简单灵活的工艺优化成为可能。由于包含物体A的反应器结构简单且通常尺寸较小，因此工艺过程中常常存在问题的规模放大特别容易。此外，还应提及，所述反应器的投资成本和维护成本(清洗等)均极低。此外，还可容易地通过改变工艺参数(停留时间、温度、所述组分β)和α)的计量加入以及任选地甲硅烷基化剂的计量加入)而有针对性地改变所得产物的品质。

在本发明的一个优选实施方案中，甲硅烷基化剂优选地连续施用至所述物体A的旋转表面上，所述施用在其上β)异氰酸酯与α)多元醇和/或多胺的反应度为至少75mol％的表面区域中进行，如果适合，基于以小于化学计量使用的组分计。

在本发明的另一个优选实施方案中，在离开物体A之后，β)异氰酸酯与α)多元醇和/或多胺的反应产物在一个优选地连续混合设备中与一种甲硅烷基化剂反应。本领域技术人员已知的设备在此是适合的。特别是，想到静态混合器、挤出机、级联的连续搅拌罐、旋转盘式反应器和T型混合器。在使用所述混合设备的情况下，所述含有聚氨酯和甲硅烷基化剂的反应混合物的温度优选地设定为5至120℃，特别优选20至80℃。

优选地，在离开物体A的表面之后，将所述反应混合物冷却。可以使用骤冷装置冷却所述产物。所述骤冷装置优选地以一个或多个能够实现反应混合物的快速冷却的冷却壁的形式存在。所述冷却优选地在最多5秒内实现，特别优选地仅在1秒内实现。所述冷却壁——通常为圆筒形或圆锥形——可具有光滑表面或粗糙表面，其温度通常在-50℃至80℃之间。通过所述骤冷装置实现的反应组合物的快速冷却优选地为至少50℃，特别优选地为至少100℃。

所述旋转物体A可为盘形、瓶形、环形或锥形，优选水平旋转盘或与水平线偏离最高达45°角的旋转盘。通常，所述物体A的直径为0.10m-3.0m，优选0.20m-2.0m，特别优选0.20m-1.0m。所述表面可以是光滑的、波浪状的并且/或者凹或凸面的，或者可具有例如波纹样和/或螺旋造型，它们对所述反应混合物的混合和停留时间均有影响。所述物体A可以优选地由金属、玻璃、塑料或陶瓷生产。适合地，将所述物体A安装在一个在本发明方法条件下耐久的容器内。