Aditivo de límite final para resinas poliméricas policondensadas.

Una composición polimérica que comprende el producto de polimerización de un límite final mono-funcional, de peso molecular bajo, de contenido en epoxi bajo que comprende un producto de polimerización de al menos un monómero epoxi-funcional y al menos un monómero

(met)acrílico;

un extendedor de cadenas polifuncional y

al menos un polímero de condensación,

en la que:

el límite final tiene un peso molecular promedio en número de menos de 4.000, un peso molecular promedio en número de menos de 14.003 y una funcionalidad epoxi promedio en número de hasta uno; y

el al menos un polímero de condensación se selecciona del grupo que consiste en poliésteres, poliamidas, policarbonatos, poliuretanos, poliacetales, polisulfonas,

éteres de polifenileno, poliéter sulfonas, poliimidas, poliéter cetonas, poliarilatos, sulfuros de polifenileno, poliestercarbonatos, poliesteramidas y

polialquilos.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/US2009/045615.

Solicitante: BASF CORPORATION.

Nacionalidad solicitante: Estados Unidos de América.

Dirección: 1609 Biddle Avenue Wyandotte MI 48192 ESTADOS UNIDOS DE AMERICA.

Inventor/es: VAN DER MEER, ROELOF, VILLALOBOS, MARCO, A., AWOJULU,ABIODUN E.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > COMPUESTOS MACROMOLECULARES ORGANICOS; SU PREPARACION... > COMPOSICIONES DE COMPUESTOS MACROMOLECULARES (composiciones... > Composiciones de homopolímeros o copolímeros de... > C08L33/08 (Homopolímeros o copolímeros de ésteres de ácido acrílico)
  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > COMPUESTOS MACROMOLECULARES ORGANICOS; SU PREPARACION... > COMPOSICIONES DE COMPUESTOS MACROMOLECULARES (composiciones... > Composiciones de homopolímeros o copolímeros de... > C08L33/10 (Homopolímeros o copolímeros de ésteres de ácido metacrílico)
  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > COMPUESTOS MACROMOLECULARES ORGANICOS; SU PREPARACION... > COMPOSICIONES DE COMPUESTOS MACROMOLECULARES (composiciones... > Composiciones de homopolímeros o copolímeros de... > C08L25/04 (Homopolímeros o copolímeros de estireno)
  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > COMPUESTOS MACROMOLECULARES ORGANICOS; SU PREPARACION... > COMPOSICIONES DE COMPUESTOS MACROMOLECULARES (composiciones... > Composiciones de compuestos macromoleculares no específicos > C08L101/06 (que contienen átomos de oxígeno)

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Fragmento de la descripción:

Aditivo de limite final para resinas poliméricas policondensadas Campo

La invención se refiere en general a polímeros. Más específicamente, la invención se refiere a límites finales de bajo peso molecular para cadenas que se extienden de policarbonato y otros materiales y a un artículo hecho de tales materiales.

Antecedentes

Muchos polímeros de condensación o de crecimiento por etapas, que incluyen poliésteres, poliamidas, policarbonatos y poliuretanos se usan ampliamente para hacer productos de plástico tales como películas, botellas y otros productos moldeados. Las propiedades físicas y mecánicas de estos polímeros son altamente dependientes de sus pesos moleculares.

En un ciclo de vida, estos materiales pueden experimentar un procedimiento de síntesis, seguido por una etapa de extrusión y una etapa de procesamiento que puede ser otra operación de elaboración de compuestos/extrusión seguida por formación de perfil o de láminas, termo-formación, moldeo por soplado, o hilado de fibras o pueden moldearse por inyección o moldearse de otro modo en el estado fundido. Típicamente, todas estas etapas ocurren en condiciones de temperaturas altas. Además, en años recientes, se ha concentrado atención incrementada en procedimientos mejorados de recuperar y reciclar los plásticos fabricados a partir de estos polímeros, con miras a conservación de los recursos y protección ambiental. Las etapas de procesamiento implicadas en reciclar estos polímeros también implican temperaturas altas.

En cada una de estas etapas de temperaturas altas, particularmente durante los procedimientos de elaboración de compuestos/procesamiento y de recuperación/reciclaje, tiene lugar algún grado de degradación de peso molecular polimérico. Esta degradación de peso molecular puede tener lugar por medio de hidrólisis a temperatura alta, alcohólisis a temperatura alta u otros mecanismos de despolimerización que se sabe bien que ocurren en tales policondensados. Se sabe que la degradación de peso molecular afecta negativamente a las propiedades mecánicas, térmicas y reológicas de los materiales, evitando así que se usen en aplicaciones exigentes o que se reciclen en proporciones grandes para sus aplicaciones originales. Actualmente, policondensados reciclados o reprocesados con pesos moleculares deteriorados se pueden usar solo en proporciones muy bajas en aplicaciones exigentes o en proporciones más grandes en aplicaciones menos exigentes. Por ejemplo, debido a la degradación del peso molecular, tereftalato de polietileno (PET) de calidad de botella reciclada se emplea mayoritariamente exclusivamente en fibra y en otras aplicaciones de gama baja. De forma similar, el policarbonato reciclado a partir de restos de discos compactos (CD), va mayoritariamente a aplicaciones de baja gama. Por estas razones, las tecnologías de reciclaje actuales están limitadas a un amplio intervalo de aplicaciones.

Hoy, existe un número considerable de procedimientos en la técnica empleados para minimizar pérdida en peso molecular y en mantener o incluso incrementar el peso molecular de los policondensados para el procedimiento o el reciclaje. La mayoría de estas vías emplean como principal equipo de procesamiento bien una extrusora, un reactor de policondensación en el estado sólido, o ambos, en secuencia, o equipamiento similar diseñado para procesamiento de material de fusión o de alta viscosidad. Como una parte instrumental de cualquiera de estos procedimientos, se emplean los reactantes químicos conocidos en la técnica como "extendedores de cadena". Los extendedores de cadena son, casi en su totalidad, moléculas que contienen más de dos grupos funcionales que están incluidos como aditivos en el reactor o en la extrusora durante cualquiera o todas las etapas de procesamiento descritas con el propósito de "re-acoplar" cadenas de policondensado que se han despolimerizado en algún grado. Normalmente, el extendedor de cadena tiene dos o más grupos funcionales que son reactivos con los grupos químicos formados durante el procedimiento de degradación de peso molecular. Haciendo reaccionar la molécula de extendedor de cadena con dos o más fragmentos policondensados es posible reacoplarlos (formando puentes entre ellos), disminuyendo así o incluso revirtiendo así el procedimiento de degradación de peso molecular. En la técnica hay numerosos tipos de extendedores de cadena y numerosas composiciones, formulaciones de policondensados y condiciones de procesamiento descritas para este fin. Por ejemplo, la Patente de los EE.UU. 6.984.694, que se incorpora mediante referencia, representa un tipo de extendedor de cadena.

Sin embargo, los extendedores de cadena han obtenido éxito limitado en resolver el problema de la degradación del peso molecular en los polímeros reprocesados. Los inconvenientes de los extendedores de cadenas copoliméricas se pueden atribuir, al menos en parte, al hecho de que se producen por técnicas de polimerización convencionales que producen copolímeros de peso molecular muy alto y cuando se acoplan con un policondensado pueden incrementar enormemente el peso molecular conduciendo a gelificación localizada y a otros defectos con características físicas que limitan su capacidad para actuar como extendedores de cadenas.

La mayoría de los extendedores de cadenas conocidos requieren el uso de un material policondensado presecado, operación a alto vacío y cantidades variantes de catalizador y estabilizadores, a emplearse durante el procesamiento. Sin estas características la extensión de incremento de peso molecular está limitada y el producto resultante muestra peso molecular más bajo y menos propiedades que las deseadas. Según la funcionalidad del extendedor de cadenas

se incrementa, así lo hace el número de cadenas de pollcondensados que se pueden acoplar sobre cada molécula de extendedor de cadenas y así, se incrementa su efectividad en reconstruir el peso molecular. Sin embargo, es fácil ver que la polifuncionalidad de estos extendedores de cadenas se Incrementa según lo hacer el potencial de la aparición de gelificación. Aquellos de habilidad en la técnica están familiarizados con los efectos negativos fuertes asociados con reticulación extensiva en el grado de cristalinidad y así en las propiedades mecánicas de un policondensado semicristalino, así como en las implicaciones negativas de la presencia de cantidades variantes de gel en cada producto. Por ejemplo, el alto grado de ramificación o reticulación completa que conduce a gelificación es indeseable para termoplásticos moldeados por inyección debido a la viscosidad de fusión extremadamente alta de las composiciones resultantes. Como un resultado de estos efectos negativos hay un límite para la cantidad así como para la funcionalidad que se puede emplear con estos extendedores de cadenas. Por lo tanto la extensión de cadena efectiva requiere actualmente concentraciones relativamente grandes de extendedores de cadena de funcionalidad más baja (< 4 grupos funcionales/cadena). Además, la cantidad máxima de extendedor de cadena que puede emplearse con seguridad está limitada con el fin de producir composiciones no gelificadas.

Los costes relativamente altos asociados con estas dos limitaciones de la técnica actual, vuelven el reprocesamiento o el reciclaje de estos policondensados no rentable. Aún otras desventajas están asociadas con muchos extendedores de cadenas disponibles actualmente. Por ejemplo, una desventaja de los policondensados es la presencia de ciertos tipos de grupos funcionales finales. Algunos de estos grupos funcionales pueden causar degradación de peso molecular polimérico, tal como los grupos carboxílicos en algunos tipos de policondensados catalizan a menudo degradación de polímeros por hidrólisis.

Sumario

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Reivindicaciones:

1. Una composición polimérica que comprende el producto de polimerización de

un limite final mono-funcional, de peso molecular bajo, de contenido en epoxi bajo que comprende un producto de polimerización de al menos un monómero epoxi-funcional y al menos un monómero (metjacríllco; un extendedor de cadenas pollfuncional y al menos un polímero de condensación, en la que:

el limite final tiene un peso molecular promedio en número de menos de 4., un peso molecular promedio en número de menos de 14.3 y una funcionalidad epoxi promedio en número de hasta uno; y el al menos un polímero de condensación se selecciona del grupo que consiste en pollésteres, pollamldas, pollcarbonatos, poliuretanos, poliacetales, polisulfonas,

éteres de polifenileno, polléter sulfonas, poliimldas, polléter cetonas, poliarilatos, sulfuras de pollfenlleno,

poliestercarbonatos, pollesteramidas y

polialquilos.

2. La composición polimérica de la reivindicación 1, en la que el al menos un monómero epoxi-funcional está presente en una cantidad de aproximadamente el 4 % a aproximadamente el 1 % en peso del peso total del limite final mono-funcional.

3. La composición polimérica de la reivindicación 1, en la que el al menos un monómero epoxi-funcional es metacrilato de glicidilo.

4. La composición polimérica de la reivindicación 1, en la que el al menos un monómero (metjacríllco se selecciona de acrilato de metilo, acrilato de etilo, acrilato de butilo, (met)acrllato de metilo, (met)acrilato de etilo, o (met)acrllato de butilo.

5. La composición polimérica de la reivindicación 1, en la que el al menos un monómero (metjacríllco es acrilato de butilo.

6. La composición polimérica de la reivindicación 1, en la que el al menos un polímero de condensación es un polímero de condensación que se ha reciclado o reprocesado.

7. La composición polimérica de la reivindicación 1, en el que la composición polimérica está libre de partículas de geles.

8. Un procedimiento para incrementar el peso molecular de un polímero de condensación que comprende:

hacer reaccionar un límite final que comprende un producto de polimerización de al menos un monómero epoxi-funcional y al menos un monómero (metjacrílico con un extendedor de cadenas pollfuncional y al menos un polímero de condensación seleccionando del grupo que consiste en pollésteres, pollamldas, policarbonatos, poliuretanos, poliacetales, polisulfonas, éteres de polifenileno, poliéter sulfonas, poliimldas, polléter imidas, polléter cetonas, poliéter-éter cetonas, poliariléter cetonas, poliarilatos, sulfuras de polipropileno, poliestercarbonatos y polialquilos; y producir un polímero de condensación con límites finales, de cadenas extendidas que está libre de partículas de geles, en el que el límite final tiene un peso molecular promedio de menos de 4., un peso molecular promedio de menos de 14. y una funcionalidad epoxi promedio en número de hasta uno.

9. El procedimiento de la reivindicación 8, en el que el al menos un monómero epoxi-funcional está presente en una cantidad de aproximadamente el 4 % a aproximadamente el 1 % en peso del peso total del límite final

mono-funcional.

1. El procedimiento de la reivindicación 8, en el que al menos un monómero epoxi-funcional es (metjacrllato de

glicidilo.

11. El procedimiento de la reivindicación 8, en el que el al menos un monómero (metjacríllco está seleccionado de acrilato de metilo, acrilato de etilo, acrilato de butilo, (metjacrilato de metilo, (metjacrilato de etilo, o (metjacrllato de

butilo.

12. El procedimiento de la reivindicación 8, en la que el al menos un polímero de condensación es un polímero de condensación que ha sido reciclado o reprocesado.

13. Un procedimiento de Incrementar la flexibilidad de un polímero de condensación que comprende

hacer reaccionar un límite final que comprende un producto de polimerización de al menos un monómero epoxi-funcional y al menos un monómero (metjacrílico con un extendedor de cadena pollfuncional y al menos un polímero de condensación seleccionado del grupo que consiste en pollésteres, pollamldas, pollcarbonatos, poliuretanos, poliacetales, polisulfonas, éteres de polifenileno, poliéter sulfonas, poliimldas, polléter cetonas,

poliarilatos, sulfuras de polifenileno, poliestercarbonatos, poliesteramidas y polialquilos; y

producir un polímero de condensación de cadenas extendidas con límites finales que está libre de partículas de geles,

en el que el polímero de condensación con límites finales, de cadenas extendidas tiene una temperatura de transición vitrea más baja que la del polímero de condensación, en el que el límite final tiene un peso molecular promedio en 5 número de menos de 4.,un peso molecular promedio en peso de menos de 14. y una funcionalidad epoxi promedio en número de hasta uno.

14. La composición polimérica de la reivindicación 1, en el que el límite final mono-funcional, de peso molecular bajo, de contenido en epoxi bajo consiste esencialmente en el producto de polimerización de al menos un monómero epoxi funcional y al menos un monómero (met)acrílico.