Поліпропіленгліколі і сополімери

Поліпропіленгліколі (PPG) - поліалкіленгліколі на основі пропіленоксиду (CAS №75-56-9), що одержують контрольованою каталітичною полімеризацією з водою або багатоатомними спиртами як ініціаторами. Загальний CAS полімерного ряду PPG - №25322-69-4. Це прозорі в'язкі рідини з молекулярною масою від 200 до 4000 г/моль і вище, для яких характерні низькі температури застигання (від -30 до -50°C залежно від Mw), помірна або обмежена розчинність у воді та підвищена термічна стабільність порівняно з пропіленгліколем. Лінійні PPG серії DOW P містять дві кінцеві вторинні гідроксильні групи (діоли, f = 2); гліцерин-ініційовані полігліколі серії DOW PT (ініціатор - гліцерин, CAS №56-81-5) є трифункціональними тріолами (f = 3) з трьома кінцевими гідроксильними групами. Зростання молекулярної маси закономірно супроводжується збільшенням в'язкості та зниженням гідроксильного числа при збереженні текучості до дуже низьких температур.

Асортимент групи за функціональністю та молекулярною масою:

• DOW P (діоли, f = 2) низькомолекулярні - P425: Mw: ~425 г/моль; В'язкість: ~75 мПа·с (25°C); OH-число: ~265 мг КОН/г; Tзаст: ~-44°C. Застосовуються як реакційно здатні розчинники та будівельні блоки для акрилатних і епоксидних мономерів у УФ-системах.
• DOW P (діоли, f = 2) середньомолекулярні - P1200, P2000: Mw: 1200-2000 г/моль; В'язкість: 150-340 мПа·с (25°C); OH-число: 56-93 мг КОН/г; Tзаст: -30...-40°C. Поліольна основа для еластичних ПУ-покриттів, адгезивів і герметиків; регулятори в'язкості та реології.
• DOW P (діоли, f = 2) високомолекулярні - P4000: Mw: ~4000 г/моль; В'язкість: ~900 мПа·с (25°C); OH-число: ~28 мг КОН/г. Основа для висококопластичних ПУ-еластомерів, мастильних компонентів і загусників.
• DOW PT (тріоли, f = 3) низько- та середньомолекулярні - PT250, PT700: Mw: 250-700 г/моль; OH-число: 240-675 мг КОН/г. Висококофункціональна зшивальна основа для жорстких і напівжорстких ПУ-систем, епоксидних модифікаторів і УФ-олігомерів із щільною сіткою.
• DOW PT (тріоли, f = 3) високомолекулярні - PT3000: Mw: ~3000 г/моль; В'язкість: ~700 мПа·с (25°C); OH-число: ~56 мг КОН/г. Поліол для еластичних пінополіуретанів, м'яких еластомерів і плівкоутворювальних систем із помірною густиною зшивання.

PPG та їх похідні застосовуються як поліольна основа в ПУ-системах (покриття, адгезиви, герметики, еластомери, пінопласти), проміжні продукти для синтезу ПАР на основі блок-сополімерів пропілен- та етиленоксиду, а також компоненти УФ-отверджуваних акрилатних олігомерів і гнучких епоксидних смол. Гідроксильні групи PPG етерифікують акриловою або метакриловою кислотою з одержанням реакційно здатних мономерів для УФ-ЛФМ; епоксидування кінців ланцюга дає гнучкі епоксидні смоли для покриттів. Низькомолекулярні марки P425 і PT250 використовують як будівельні блоки для УФ-олігомерів і модифікаторів реології; високомолекулярні P2000-P4000 і PT3000 - як основу для еластичних плівкоутворювальних систем, мастильних рідин і компонентів гідравлічних масел. Регуляторних обмежень SVHC/REACH для полімерних PPG як таких немає; при синтезі похідних (акрилатів, епоксидів) необхідно перевіряти статус проміжних реагентів за актуальними переліками ECHA та Технічним регламентом про обмеження використання небезпечних речовин в Україні.

При виборі марки враховують чотири ключові параметри: молекулярна маса (визначає в'язкість і механічні властивості кінцевого продукту), функціональність f (f = 2 для DOW P - лінійні ланцюги; f = 3 для DOW PT - розгалужена сітка з вищою механічною міцністю), гідроксильне число (мг КОН/г - основа стехіометричного розрахунку співвідношення поліол/ізоціанат) і температура застигання (критична для низькотемпературного зберігання та застосування). Для УФ-покриттів додатково оцінюють реакційну здатність модифікованого PPG та його вплив на в'язкість і еластичність плівки; для мастильних матеріалів - стійкість до окиснення й вплив на піноутворення. Підбір марки та рівнів введення рекомендується узгоджувати з TDS виробника або технічним спеціалістом.

Як обрати марку поліпропіленгліколю для певного застосування? Для УФ-отверджуваних покриттів і епоксидних мономерів - низькомолекулярні P425 або PT250 (низька в'язкість, високе OH-число); для еластичних ПУ-покриттів і герметиків - P1200 або P2000 (f = 2, OH-число 56-93 мг КОН/г); для жорстких ПУ-систем із щільним зшиванням - PT700 (f = 3, високе OH-число); для м'яких еластомерів і мастил - P4000 або PT3000. Окрім молекулярної маси, ключовим критерієм є функціональність: діоли DOW P дають лінійні ланцюги, тріоли DOW PT - розгалужену сітку з вищою механічною міцністю.

Чим відрізняються поліпропіленгліколі DOW P і DOW PT? DOW P - лінійні діоли (f = 2) з двома кінцевими гідроксильними групами, що при реакції з ізоціанатами формують лінійні або слабозшиті ПУ-ланцюги. DOW PT - гліцерин-ініційовані тріоли (f = 3) з трьома гідроксильними групами, що забезпечують щільнішу зшиту сітку і вищу жорсткість, твердість та механічну міцність готового ПУ-продукту. За однакової молекулярної маси DOW PT дає утричі більше вузлів зшивання на молекулу поліолу, що принципово при проектуванні жорстких еластомерів або ливарних ПУ.

Чи можна використовувати PPG одночасно як розчинник і як реакційно здатний компонент? Так, це технічно можливо: PPG поєднує розчинювальну здатність з наявністю реакційних OH-груп. Проте при використанні в реакційних системах (ПУ, УФ-покриття) PPG бере участь у реакції і має бути врахований у стехіометричному розрахунку за гідроксильним числом - інакше порушується співвідношення NCO/OH, що впливає на ступінь зшивання і механічні властивості. Конкретні рекомендації щодо балансу - у TDS виробника для кожної марки.