Способ гранулирования термопластичных полиуретанов

 

Использование: изобретение относится к технологии получения гранулированных полимеров, а именно термопластичных полиуретанов, и может быть использовано в химической, нефтехимической и других отраслях промышленности. Сущность изобретения: охлаждение проводят в течение 8 - 15 с при температуре воды, определяемой из следующей зависимости: t ≅2,69 Т - 175 , где t - температура охлаждающей воды в ^oС ;Т - твердость по Шору А в условных единицах; 2,69 и 175 - расчетные коэффициенты в^oС. Сформованные гранулы транспортируются из камеры гранулята потоком воды и поступают в трубку, в которой охлаждаются. Ввиду малого различия теплофизических характеристик различных марок термопластичных полиуретанов время их охлаждения не отличается и составляет 8 - 15 с для гранул диаметром 2 - 6 мм. Это время необходимо для выравнивания температуры на поверхности гранулы и в ее объеме, гарантирующем, что после отделения гранул от воды (прекращение охлаждения) температура на поверхности гранулы не превысит критической, вычисленной по приведенной выше зависимости.

Изобретение относится к технологии получения гранулированных полимеров, а именно термопластичных полиуретанов (ТПУ), и может быть использовано в химической, нефтехимической и других отраслях промышленности.

Известен способ гранулирования ТПУ путем экструдирования расплава полиуретана, охлаждения полученных стренг при их движении на транспортере воздухом и водой и последующей резки их на цилиндрические гранулы [1] Известный способ экономически нецелесообразен из-за сложности и громоздкости оборудования и не позволяет получать сферические гранулы, что очень важно для их последующей переработки.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ гранулирования термопластичных полиуретанов путем экструдирования расплава полиуретана, резки его на гранулы и охлаждения при их движении в воде [2] Однако конечный продукт, полученный по известному способу содержит значительное количество агрегированных гранул, что ведет к снижению его качества и делает невозможным дальнейшее применение в процессах переработки.

Техническая задача изобретения снижение содержания агрегированных гранул в конечном продукте.

Это достигается тем, что в способе гранулирования термопластичных полиуретанов путем экструдирования расплава полиуретана, резки его на гранулы и охлаждения при их движении в воде согласно изобретению охлаждение проводят при температуре воды, определяемой из следующей зависимости: t ≅2,69Т 175^oС в течение времени 8 15 с, где t температура охлаждающей воды в ^oС; Т твердость по Шору А в условных единицах; 2,69 и 175 расчетные коэффициенты в ^oС.

Зависимость отражает связь основной обобщенной характеристики ТПУ (твердости Т), зависящей от марки (рецептуры) ТПУ с верхним значением температуры воды, охлаждающей гранулы ТПУ. Таким образом, определенной рецептуре ТПУ соответствует определенный температурный режим гранулирования по охлаждающей воде.

Ввиду малого различия теплофизических характеристик различных марок ТПУ время их охлаждения не отличается и составляет 8 15 с для гранул диаметром 2 6 мм. Это время необходимо для выравнивания температуры на поверхности гранулы и в ее объеме, гарантирующее, что после отделения гранул от воды (прекращение охлаждения) температура на поверхности гранулы не превысит критической, вычисленной по приведенной выше зависимости. Данное условие обеспечивает отсутствие слипаемости гранул на воздухе и при попадании их в тару.

Примеры конкретной реализации способа.

П р и м е р 1. Проводят гарулирование ТПУ на основе простого олигоэфира (полифурит мол. массы 1000), 1,4-бутандиола (БД) и 4,4'-дифенилметандиизоцианата (МДИ), взятых при синтезе в мольных соотношениях 1:1:2 соответственно. Твердость (Т) ТПУ составляла T=80 цел. ед. по Шору. Расплав полимера после синтеза в двухшнековом реакторе выдавливают из формующего устройства. Производительность по полимеру составляла 60 кг/ч. Число формующих отверстий 12 шт. Диаметр отверстий 3 мм. Резку выходящего в воду расплава осуществляют на фильере с помощью ножевой головки с тремя лезвиями, вращающейся со скоростью 1400 об/мин. Сформованные гранулы транспортируются из камеры гранулятора потоком воды и поступают в трубку, где охлаждаются. Время охлаждения гранул в трубе составляет 15 с. Полученные гранулы поступают в барабанный разделитель, затем в пневмосушилку и далее в приемную тару. Температура воды составляла 35^oС, т.е. ниже, чем t 40,2^oС, рассчитанная по указанной формуле. Выход неагрегированных гранул составил 99,6 что соответствует требованиям, предъявляемым к получаемому продукту ( ТУ 605-221-668-83, ТУ 605-221-526-82, ТУ 605-221-622-82).

П р и м е р 2. Способ гранулирования проводят аналогично примеру 1, но температура воды составляла 42 45^oC, т.е. выше, чем рассчитанная по формуле. Выход неагрегированных гранул составил 84 91 что не удовлетворяет ТУ.

П р и м е р 3. Проводят гранулирование ТПУ на основе сложного олигоэфира (полибутиленгликольадипината) мол. масс. 2000, БД и МДИ в молярном соотношении 1 4 5 соответственно. Твердость полиуретана составляла T 92. Температура охлаждающей воды составляла 69^oС, т.е. ниже, чем t 72,5^oС, рассчитанная по формуле. Время охлаждения гранул составляет 8 с. Выход неагрегированных гранул 99,8 что соответствует ТУ.

П р и м е р 4. Способ гранулирования проводят аналогично примеру 1, но время охлаждения гранул составляет 6 с. Выход составил 87 95 что не удовлетворяет ТУ.

П р и м е р 5. Способ гранулирования ТПУ проводят аналогично примеру 3, но температура воды составляла 74 78^oC, т.е. выше, чем рассчитанная по формуле t 72,5^oС. Наблюдалось образование комков и гранул. Выход неагрегированных гранул составил 85 89 что не удовлетворяет ТУ.

Нижний предел температуры охлаждающей воды равен 0^oС, что соответствует ее замерзанию.

Выдержка гранул при движении их в воде в течение времени более, чем 15 с, нецелесообразна, так как не дает улучшение качества получаемых гранул.

Использование предлагаемого способа гранулирования ТПУ позволяет получать качественный продукт, практически не содержащий агрегированных гранул.

Формула изобретения

Способ гранулирования термопластичных полиуретанов, при котором экструдируемый расплав полиуретана режут на гранулы и охлаждают их при движении в воде, отличающийся тем, что охлаждение проводят в течение 8 15 с при температуре воды, определяемой из следующей зависимости: t≅ 2,69T 175, где t температура охлаждающей воды, ^oС; Т твердость по Шору, усл. ед.

2,69 и 175 расчетные коэффициенты, ^oС.