Inauguracja 2008/2009 - KChiTP

Oligowęglanodiole
poliole do wytwarzania elastomerów
poliuretanowych o wyjątkowo dużej wytrzymałości
mechanicznej i wyjątkowej elastyczności
Opracowano w Katedrze Chemii i Technologii Polimerów Wydziału Chemicznego
Politechniki Warszawskiej we współpracy z Zakładem Poliestrów, Epoksydów i
Poliuretanów Instytutu Chemii Przemysłowej w Warszawie w ramach projektu
rozwojowego R05 001 02 finansowanego przez Ministerstwo Nauki i Szkolnictwa
Wyższego
Zalety dwuetapowej metody wytwarzania oligowęglanodioli
• wykorzystanie do syntezy nietoksycznego „zielonego monomeru”
– węglanu dimetylu (DMC)
• brak uciążliwych produktów ubocznych w postaci chlorków
• łatwy sposób regulowania ciężaru cząsteczkowego oligomerolu
(od kilkuset do 5000)
• oligomerole zakończone wyłącznie grupami hydroksylowymi
• oligomerole nie zawierają wiązań eterowych
• można stosować diole o różnej masie molowej
(od 1,3-propanodiolu do 1,12-dodekanodiolu)
Dwuetapowy proces syntezy oligowęglanodioli z
wykorzystaniem węglanu dimetylu
Etap I
OH
HO
+
H3C
O
O
kat.
O
O
CH3
H3C
O
O
O
O
CH3
O
nadmiar
Etap II
O
H3C
O
O
kat.
O
O
CH3
+
O
HO
OH
założony
nadmiar
O
kat.
HO
O
O
M = 500-5000
OH
n
+
2 CH3OH
+
2 CH3OH
Schemat ideowy otrzymywania oligowęglanodioli
węglan dimetylu (DMC)
DMC regenerowany
dioksan
1,6-heksanodiol (HD)
K2CO3 (katalizator)
SYNTEZA MONOMERU
T = 110-120oC, Patm
ODDESTYLOWANIE DMC
T = 120oC, P = 50 mbar
MeOH, Tdest= 64OC
MeOH + DMC, Tdest= 64-90OC
do odzysku DMC
monomer (BMWHD)
1,6-heksanodiol (HD)
dioksan regenerowany
SYNTEZA OLIGOWĘGLANODIOLU
T = 150-158oC, Patm
kationit
MeOH + dioksan
do odzysku dioksanu
WYMIANA KATIONOWA K+/H+
T = 35oC
sita molekularne
kationit do regeneracji
CO2
ADSORPCJA H2O
T = 35oC
ODDESTYLOWANIE DIOKSANU
T = 140-150oC, P = 50 mbar
ZESTALENIE (GRANULACJA)
T = 140-150oC, P = 50 mbar
OLIGOWĘGLANODIOL
sita molekularne
do regeneracji
Zalety poliuretanów wytwarzanych na podstawie
oligowęglanodioli
• bardzo dobre właściwości mechaniczne
• wyjątkowo duża elastyczność
• odporność na hydrolizę
(brak efektu autokatalitycznego)
• odporność na utlenianie
• bardzo duża przeźroczystość
• wykazują pamięć kształtu
(temperatura przejścia ok. 40 oC)
Właściwości mechaniczne poliuretanów
otrzymanych z różnych
oligowęglanodioli i
izoforonodiizocyjanianu
Wydłużenie przy Wytrzymałość
zerwaniu
na rozciąganie
[%]
[MPa]
Naprężenie
przy
wydłużeniu
100%
[MPa]
Lp.
Diol
Mn
oligomeru
[g/mol]
1
1,3-propanodiol
2300
720
28
5
2
1,5-pentanodiol
1850
535
30
5
3
1,6-heksanodiol
2200
535
40
3,5
4
1,10-dekanodiol
2200
860
43
-
5
1,12-dodekanodiol
2350
675
42
-
Właściwości mechaniczne poliuretanów
o różnej zawartości segmentów
sztywnych otrzymanych z
oligowęglanodiolu
Wydłużenie przy Wytrzymałość
zerwaniu
na rozciąganie
[%]
[MPa]
Naprężenie
przy
wydłużeniu
100%
[MPa]
Lp.
Stosunek
molowy
IPDI/OWDa)
Zaw.
Segmentów
sztywnych
[%]
1
3
23,3
535
40
3,5
2
3,5
26,0
572
46
3,5
3
4
28,7
564
58
5,5
4
4,5
31,3
565
60
5,5
5
6
37,7
535
71
10,0
a) IPDI - izoforonodiizocyjanian, OWD – oligowęglanodiol (2200) na podstawie 1,6-heksanodiolu
Katedra Chemii i Technologii Polimerów oferuje
współpracę w zakresie uruchomienia technologii
wytwarzania oligowęglanodioli i poliuretanów na
ich podstawie
Kontakt:
Prof. dr hab. inż. Gabriel Rokicki
Wydział Chemiczny
Politechnika Warszawska
00-664 Warszawa
ul. Noakowskiego 3
tel. 22 234 7562
e-mail [email protected]