Policarbonatos con una pureza extremadamente alta y una buena estabilidad de color propio y térmica, así como un dispositivo y un procedimiento para su preparación.

Policarbonato aromático que contiene menos de 5 ppm de compuestos aromáticos de cloro y menos de 0

,5 ppmde diclorometano y menos de 5 ppm de fenoles monohidroxílicos y menos de 0,5 ppm de compuestos aromáticosque no contienen cloro.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2010/003205.

Solicitante: Bayer Intellectual Property GmbH.

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: ALFRED-NOBEL-STRASSE 10 40789 MONHEIM ALEMANIA.

Inventor/es: KOHLGRUBER, KLEMENS, DR., RECHNER, JOHANN, VANDEN EYNDE, JOHAN, VAES, JOHAN, KONIG, THOMAS, KIRCHHOFF,JORG, BIERDEL,Michael, Ruytinx,Bert, BRUYNSEELS,FRANK.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > COMPUESTOS MACROMOLECULARES ORGANICOS; SU PREPARACION... > COMPUESTOS MACROMOLECULARES OBTENIDOS POR REACCIONES... > Compuestos macromoleculares obtenidos por reacciones... > C08G64/20 (Procedimientos generales de preparación)
  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > COMPUESTOS MACROMOLECULARES ORGANICOS; SU PREPARACION... > COMPUESTOS MACROMOLECULARES OBTENIDOS POR REACCIONES... > Compuestos macromoleculares obtenidos por reacciones... > C08G64/40 (Tratamiento de pospolimerización)
  • SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES > TRABAJO DE LAS MATERIAS PLASTICAS; TRABAJO DE SUSTANCIAS... > CONFORMACION O UNION DE LAS MATERIAS PLASTICAS; CONFORMACION... > Moldeo por extrusión, es decir, oprimiendo la materia... > B29C47/76 (Medios de ventilación o desgasificación)

PDF original: ES-2451518_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Policarbonatos con una pureza extremadamente alta y una buena estabilidad de color propio y térmica, así como un dispositivo y un procedimiento para su preparación La invención se refiere a policarbonatos con valores residuales extremadamente reducidos de componentes volátiles y de productos de descomposición térmica, así como con propiedades ópticas mejoradas, especialmente el índice de amarillez (YI) , y una buena estabilidad térmica, obtenidos a partir de masas fundidas de polímero que contienen disolvente. Además, la invención se refiere a un dispositivo y a un procedimiento para preparar estos policarbonatos mediante una extrusora de desgasificación con al menos tres zonas de desgasificación y en la que están presentes, antes de al menos tres zonas de desgasificación, zonas para introducir con dispersión agentes de arrastre.

En los procedimientos de interfase conocidos para la preparación de policarbonatos se usan disolventes tales como clorohidrocarburos aromáticos tales como clorobenceno y diclorometano, cuyo contenido residual en el producto final no es el deseado, debido a que suponen un trastorno en el policarbonato. Para eliminar estos componentes volátiles debe operarse la extrusora de desgasificación según los procedimientos conocidos por el estado de la técnica a temperaturas más elevadas, por lo que se generan daños y productos de descomposición térmicos, lo que representa una desventaja por el empeoramiento de las propiedades ópticas debido a la formación de estructuras defectuosas.

Una concentración eficaz de la solución de policarbonato y la eliminación por evaporación del contenido residual de disolvente a temperaturas reducidas tienen, por lo tanto, una gran importancia para obtener policarbonatos con propiedades ópticas mejoradas.

El procedimiento para la síntesis de policarbonatos según el procedimiento de interfase está descrita diversas veces en la literatura, como, entre otros, por Schnell, "Chemistr y and Physics of Polycarbonates", Polymer Reviews, Volumen 9, Interscience Publishers, Nueva York, Londres, Sidney 1964, páginas 33-70.

En el procedimiento de interfase se realiza la fosgenación de una sal de disodio de un bisfenol (o una mezcla de distintos bisfenoles) presente en solución (o suspensión) acuosa-alcalina en presencia de un disolvente o mezcla de disolventes orgánicos inertes que forma una segunda fase. Los oligocarbonatos producidos, presentes principalmente en la fase orgánica, se condensan mediante catalizadores adecuados dando policarbonatos de alto peso molecular, disueltos en la fase orgánica. La fase orgánica se separa finalmente y se lava mediante un procedimiento de varias etapas, para eliminar restos de sodio y catalizador. Típicamente, la fase orgánica después de la reacción contiene el 10-20 % en peso de policarbonato.

El policarbonato debe aislarse, a continuación, a partir de la fase orgánica. Los procedimientos habituales para concentrar la solución de policarbonato y para aislar el policarbonato se describen en la literatura de patentes y en libros técnicos y son familiares para el experto. El aislamiento del policarbonato a partir de la solución se lleva a cabo preferentemente mediante evaporación del disolvente por medio de temperatura o vacío. Este procedimiento precisa, para obtener después de la evaporación del disolvente directamente la fase de material fundido, el uso de un disolvente de alto punto de ebullición (> 100 °C) , por ejemplo clorobenceno. Para mejorar la solubilidad del polímero en el disolvente durante la reacción, se usan también una mezcla de uno o varios disolventes de alto punto de ebullición y diclorometano de bajo punto de ebullición. Típicamente, la relación en peso de diclorometano con respecto al disolvente de alto punto de ebullición es aproximadamente de 1:1.

Una posibilidad de preparación de policarbonato sin cantidades detectables de disolvente residual es la preparación mediante el procedimiento de transesterificación. También este procedimiento es familiar para el experto y también se describe por Schnell, "Chemistr y and Physics of Polycarbonates". En este procedimiento se transforman los monómeros, un bisfenol o una mezcla de distintos bisfenoles con un carbonato de diarilo o una mezcla de distintos carbonatos de diarilo en una reacción de equilibrio. A este respecto, como subproductos se producen un fenol o una mezcla de fenoles. Mediante la eliminación de estos fenoles se consigue el peso molecular deseado.

Los policarbonatos preparados por el procedimiento de transesterificación contienen inevitablemente los fenoles producidos en la reacción, así como restos de los monómeros de bisfenol y un carbonato de diarilo (por ejemplo carbonato de difenilo) . El contenido residual de carbonato de diarilo se encuentra, por ejemplo, en el intervalo de 200 a 700 ppm. Estas sustancias resultan también un trastorno. Se liberan parcialmente durante el procesamiento, tal como moldeo por inyección y extrusión, en el procesador y causan mal olor y una carga medioambiental. Además, pueden causar en el moldeo por inyección la formación de recubrimiento y, por ello, tiempos de exposición reducidos. También pueden transferirse, en caso de contacto con productos alimentarios, del policarbonato al producto alimentario y causar alteraciones del sabor. Particularmente sensible frente a alteraciones del sabor es el agua. Particularmente, los fenoles tienden a la formación de fenoles halogenados cuando se ponen en contacto recipientes de productos alimentarios de policarbonato, en caso de limpieza y/o desinfección, con agentes activos de cloro u oxidantes fuertes en presencia de iones cloro o bromo. El umbral de detección del sabor de fenol en agua se indica en la literatura que es de 10 μg/l (Young & Crane y col., 1996) , el de los fenoles halogenados es aproximadamente un factor de 500 inferior (.H. Burttschel y col., J. Am. Water Works Assoc., 51:205 (1959) "Chlorine derivative of phenol causing taste and odor” y C. Joll y col., Curtin University of Technology, Centre for Applied

organic Geochemistr y , "The Chemistr y of Halophenol Tastes in Perth Drinking Water") . Por lo tanto, es particularmente inadecuado para el agua de productos alimentarios un contenido residual de fenol en el policarbonato.

Además, los policarbonatos preparados mediante el procedimiento de transesterificación contienen inevitablemente restos de catalizadores. Estos catalizadores son conocidos por el experto y se divulgan en numerosos documentos de patente. Pueden ser, por ejemplo, compuestos alcalinos de metales alcalinos o alcalinotérreos tales como, por ejemplo, fenolato de sodio, por ejemplo en concentraciones superiores a 30 ppb (con respecto al sodio) . Los compuestos de este tipo son desventajosos para la calidad y estabilidad del policarbonato. Debido a que en el procedimiento de transesterificación deben reaccionar de forma conocida grupos terminales OH fenólicos y grupos terminales arilo con aumento de peso molecular, los policarbonatos preparados mediante el procedimiento de transesterificación contienen inevitablemente una proporción mínima determinada de grupos terminales OH fenólicos. Los policarbonatos preparados técnicamente según el procedimiento de transesterificación tienen concentraciones de grupos terminales OH fenólicos que son, por ejemplo, superiores a 200 ppm. Los grupos terminales OH fenólicos son para el policarbonato particularmente perjudiciales, ya que influyen negativamente en la estabilidad del policarbonato y, por ejemplo, pueden causar directamente la retrodisociación del fenol, así como la retroformación de carbonatos de diarilo. Los catalizadores de fosfonio usados, por ejemplo, para la preparación de policarbonato tales como, por ejemplo, fenolato de tetrafenilfosfonio... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Policarbonato aromático que contiene menos de 5 ppm de compuestos aromáticos de cloro y menos de 0, 5 ppm de diclorometano y menos de 5 ppm de fenoles monohidroxílicos y menos de 0, 5 ppm de compuestos aromáticos que no contienen cloro.

2. Policarbonato aromático según la reivindicación 1 que contiene menos de 0, 01 ppm de tetracloruro de carbono, menos de 2 ppm de carbonatos de diarilo, menos de 2 ppm de bisfenoles, menos de 0, 05 ppm de metales alcalinos, menos de 0, 2 ppm de cresoles y menos de 200 ppm de grupos OH fenólicos.

3. Dispositivo para desgasificar masas fundidas de policarbonato que contienen disolvente, que usa una extrusora de desgasificación con al menos tres zonas de desgasificación y anteriormente a al menos tres zonas de desgasificación están presentes zonas para introducir con dispersión agente de arrastre.

4. Dispositivo según la reivindicación 3, caracterizado porque se combinan un evaporador de espuma y una extrusora de desgasificación, siendo el orden evaporador de espuma-extrusora de desgasificación.

5. Dispositivo según la reivindicación 4, caracterizado porque se combinan un evaporador de tubo descendente, un evaporador de espuma y una extrusora de desgasificación, siendo el orden evaporador de tubo descendente, evaporador de espuma y extrusora de desgasificación.

6. Dispositivo según una de las reivindicaciones 3 a 5, caracterizado porque la extrusora de desgasificación tiene un diseño de dos o cuatro ejes.

7. Dispositivo según una de las reivindicaciones 3 a 6, caracterizado porque la extrusora de desgasificación es una extrusora de doble husillo corrotante de engranaje estrecho.

8. Dispositivo según una de las reivindicaciones 3 a 7, caracterizado porque el evaporador de espuma consta de un distribuidor que está dispuesto de forma vertical a un separador y está unido directamente a este, y el separador está dispuesto directamente por encima de la extrusora de desgasificación.

9. Procedimiento para preparar policarbonatos, caracterizado porque se prepara una solución de policarbonato que contiene al menos un disolvente orgánico y al menos un policarbonato mediante el procedimiento de interfase y en otra etapa esta solución de policarbonato se suministra a al menos una extrusora de desgasificación, en la que el producto se desgasifica en la extrusora de desgasificación en al menos tres etapas con introducción de agente de arrastre.

10. Procedimiento según la reivindicación 9, caracterizado porque la solución de policarbonato se desgasifica en un evaporador de espuma y, a continuación, en una extrusora de desgasificación.

11. Procedimiento según la reivindicación 10, caracterizado porque se realiza una inyección y un mezclado de gases inertes como agentes de arrastre en la corriente de masa fundida de polímero antes del evaporador de espuma.

12. Procedimiento según la reivindicación 10 u 11, caracterizado porque la solución de policarbonato se desgasifica en un evaporador de tubo descendente, un evaporador de espuma y una extrusora de desgasificación, siendo el orden evaporador de tubo descendente, evaporador de espuma y extrusora de desgasificación.

13. Procedimiento según la reivindicación 12, caracterizado porque la concentración de entrada del policarbonato en el evaporador de tubo descendente es de entre el 60 % en peso y el 95 % en peso.

14. Procedimiento según una de las reivindicaciones 9 a 13, caracterizado porque se añaden al polímero aditivos en mezcla con el policarbonato según la reivindicación 1 o 2.