Proceso para polimerización continua en emulsión.

Proceso para la preparación de polímeros, en un modo continuo, en donde al menos dos flujos de material de partida inmiscibles se mezclan en un dispositivo de mezcladura

, en donde uno o más monómeros y opcionalmente uno o más iniciadores de radicales están presentes en el mismo flujo de materiales de partida o en flujos de materiales de partida separados, en donde la temperatura del flujo de materiales en el dispositivo de mezcladura se mantiene por debajo de la temperatura de iniciación del uno o más iniciadores de radicales o se mantiene por debajo de la temperatura de polimerización o reticulación de los monómeros, y en donde el flujo mixto de materiales se calienta subsiguientemente en un microondas de flujo para iniciar la polimerización de los monómeros.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2011/055129.

Solicitante: DSM IP ASSETS B.V..

Nacionalidad solicitante: Países Bajos.

Dirección: HET OVERLOON 1 6411 TE HEERLEN PAISES BAJOS.

Inventor/es: LUETTGEN,KARSTEN.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > COMPUESTOS MACROMOLECULARES ORGANICOS; SU PREPARACION... > COMPUESTOS MACROMOLECULARES OBTENIDOS POR REACCIONES... > Procesos de polimerización > C08F2/22 (Polimerización en emulsión)
  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > COMPUESTOS MACROMOLECULARES ORGANICOS; SU PREPARACION... > COMPUESTOS MACROMOLECULARES OBTENIDOS POR REACCIONES... > Catalizadores de polimerización > C08F4/28 (Oxígeno o compuestos que liberan oxígeno libre (sistemas redox C08F 4/40))

PDF original: ES-2522842_T3.pdf

 

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Proceso para polimerización continua en emulsión.

Fragmento de la descripción:

Proceso para polimerización continua en emulsión.

La presente invención se refiere a un proceso para la preparación de polímeros y a un aparato para realizar este proceso.

Para la fabricación de polímeros se conocen y aplican procedimientos discontinuos y semicontinuos (véase Ullmanns Encyclopedia of Industrial Chemistry, 5a edición, en CDrom). Para ambos tipos de procesos discontinuos, la seguridad del proceso térmico es un reto, dado que después del comienzo de la reacción fundamentalmente exotérmica únicamente es posible un control escaso en lo que respecta a la conversión y el desprendimiento de calor. Esto significa que es muy difícil mantener una calidad estable del producto, dando como resultado tolerancias amplias de las especificaciones del producto.

Una desventaja adicional es que ciertos parámetros de un proceso discontinuo de este tipo son únicamente válidos para un equipo específico (combinación de reactor y agitador), de tal modo que un aumento de la productividad por utilización de un reactor mayor o alternativamente el uso de un reactor diferente no es posible fácilmente.

Es sabido que una polimerización en emulsión/suspensión puede realizarse de manera continua, en cuyo caso por ejemplo se forma una emulsión en un mezclador estático, y las reacciones de polimerización durante este proceso dan como resultado una suspensión del producto en un disolvente acuoso u orgánico. Un montaje de este tipo se describe por ejemplo en DE 19816886C2 o EP 1.439.196A1. En ambas patentes se describe que una solución de monómero y un iniciador de radicales tienen que ser dos alimentaciones diferentes que se mezclan por medio de un micro-mezclador. Una polimerización puede hacer uso de un iniciador de radicales para comenzar la reacción de radicales en cadena. El iniciador de radicales se activa por un aumento de temperatura sea antes o después de la mezcladura con la mezcla de reacción. En DE 19816886C2 y 1.439.196A1, el iniciador de radicales se calienta antes de la mezcladura, a fin de formar radicales. Con ello, los monómeros sufren una reacción para formar el polímero durante y directamente después de la micro-mezcladura.

El aumento de temperatura necesario para el comienzo de la reacción de radicales en cadena puede aplicarse por calentamiento de la vasija de reacción o por conducción de la mezcla de reacción (o una parte de la corriente de reacción) a través de un dispositivo intercambiador de calor. El calentamiento de flujo continuo utilizando un microondas es una alternativa bien conocida desde hace años. Los calentadores de flujo microondas disponibles comercialmente son capaces de generar entre 1 W y 3 kW y mayor potencia de microondas para calentar un flujo de líquido hasta 35°C y temperaturas más altas. La ventaja del calentamiento por microondas, especialmente para un proceso continuo, es que puede generarse un perfil de temperatura uniforme y exacto a lo largo del camino que se calienta. Adicionalmente, el calor viene "de dentro afuera" lo que significa que no existe gradiente alguno de temperatura desde la pared del tubo al medio fluyente que pueda conducir a deposición de sólidos y productos de reacción excesiva en el lado interno del tubo (véase Microwaves in Organic Synthesis, Andre Loupy, Wiley-VCH, 26 ISBN-13 978-3527314522). Por tanto, un microondas es muy adecuado para calentamiento de mezclas de reacción y especialmente para activar los iniciadores de radicales para reacciones de polimerización dado que los mismos se mantienen desactivados antes del calentamiento y se activarán de una manera muy homogénea y muy rápida. Esto mejora también la situación de seguridad dado que la reacción es fácil de "arrancar" o "parar" por control de la irradiación microondas. Los beneficios de tener activación microondas para la polimerización iniciada por radicales han sido descritos por ejemplo por Bogdal et al. (Adv. Polym. Sci. 23, 163, 193-263).

Un inconveniente de los procesos que se describen en DE199816886C2 o EP 1.439.196A1 es que las condiciones de reacción y el diseño del montaje tienen que seleccionarse muy adecuadamente para controlar la reacción, a fin de evitar la deposición de producto en las paredes del equipo y controlar las propiedades del producto a medida que se inicia la reacción en el estado distinto del equilibrio, es decir que la formación de emulsión y la reacción ocurran al mismo tiempo.

La invención proporciona ahora un proceso para la preparación de polímeros, en donde al menos dos flujos inmiscibles de materiales de partida se mezclan en un dispositivo de mezcladura, en donde uno o más monómeros y opcionalmente uno o más iniciadores de radicales están presentes en el mismo o en distintos flujos de material de partida, en donde la temperatura del flujo de los materiales en el dispositivo de mezcladura se mantiene por debajo de la temperatura de iniciación de los uno o más iniciadores de radicales o se mantiene por debajo de la temperatura a la cual podría iniciarse la polimerización o reticulación de los monómeros, y en donde el flujo de los materiales mezclados se calienta subsiguientemente a una temperatura superior a la temperatura de iniciación de los uno o más iniciadores de radicales o a una temperatura superior a la temperatura más baja posible a la cual podría iniciarse la polimerización de los monómeros en un microondas de flujo para iniciar la polimerización de los monómeros.

Con el proceso de la invención se generan glóbulos de polímero con una calidad uniforme y constante. El proceso de la invención proporciona la capacidad para aumento de escala de manera fácil, al tiempo que se cumplen los requerimientos de tasa de productividad. Adicionalmente, el proceso de la invención promueve un procesamiento

fácil y seguro, dado que la reacción puede pararse en cualquier momento por desconexión de la iniciación de microondas, con lo cual se detiene la activación del iniciador de radicales.

En el contexto de esta solicitud, con procesamiento continuo o procesamiento en un modo continuo se entiende una secuencia ininterrumpida de operaciones, en la cual se reciben continuamente materias primas y se procesan hasta que se obtiene un producto que comprende partículas de polímero.

Adicionalmente, en el contexto de esta solicitud, el flujo de materiales de partida inmiscibles se refiere al hecho de que el material de partida del primer flujo y el segundo flujo forman dos fases distintas. Esta separación de fases puede determinarse por varias técnicas bien conocidas tales como difracción óptica, medida de conductividad, observación visual, y medida de densidad.

Los compuestos adecuados para uso como monómeros en el proceso correspondiente a la invención incluyen, pero sin carácter limitante: alquenos tales como por ejemplo etileno y análogos superiores, pero que comprenden también sustancias con más de un enlace doble como butadieno y análogos superiores, halogenuros de vinilo tales como cloruros de vinilo, ésteres vinílicos, compuestos que comprenden al menos un enlace doble y un anillo aromático tales como estireno, compuestos vinílicos heterocíclicos tales como 2-vinil-piridina, ácido acrílico y derivados de ácido acrílico tales como acrilato de metilo. Obviamente, las personas expertas en la técnica son capaces de encontrar materiales de partida alternativos para el proceso de acuerdo con la invención, y como tales pueden aplicarse oligómeros como alternativa a los monómeros.

Los iniciadores para polimerización radical pueden solubles en medios acuosos u orgánicos. Iniciadores de radicales adecuados para uso en el proceso conforme a la invención incluyen, pero sin carácter limitante: peróxidos inorgánicos tales como peróxido de hidrógeno o peroxodisulfato de metilo, acetil-peróxidos... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Proceso para la preparación de polímeros, en un modo continuo, en donde al menos dos flujos de material de partida inmiscibles se mezclan en un dispositivo de mezcladura, en donde uno o más monómeros y opcionalmente uno o más iniciadores de radicales están presentes en el mismo flujo de materiales de partida o en flujos de

materiales de partida separados, en donde la temperatura del flujo de materiales en el dispositivo de mezcladura se mantiene por debajo de la temperatura de iniciación del uno o más iniciadores de radicales o se mantiene por debajo de la temperatura de polimerización o reticulación de los monómeros, y en donde el flujo mixto de materiales se calienta subsiguientemente en un microondas de flujo para iniciar la polimerización de los monómeros.

2. Proceso conforme a la reivindicación 1, en donde la temperatura del flujo de materiales en el dispositivo de 1 mezcla se mantiene entre -1°C y 6°C.

3. Proceso conforme a cualquiera de las reivindicaciones 1-2, en donde la temperatura en el microondas de flujo se mantiene entre 4°C y 12°C.

4. Proceso conforme a cualquiera de las reivindicaciones 1-3, en donde el dispositivo de mezcla genera una emulsión con un tamaño medio de gotita de 1 pin a 2 pm a partir de los flujos de los materiales de partida, y la

distribución del tamaño de partícula tiene un coeficiente de variación menor que 1.

5. Proceso conforme a cualquiera de las reivindicaciones 1-4, en donde el material pasa a través de uno o más reactores adicionales después de ser calentado en el microondas de flujo.

6. Proceso conforme a la reivindicación 5, en donde el reactor adicional es un reactor tubular.

7. Proceso conforme a cualquiera de las reivindicaciones 5-6, en donde se aplica un perfil de temperatura 2 isotérmico o un gradiente de temperatura a lo largo del proceso que comprende el microondas de flujo y uno o más

de los reactores adicionales, si están presentes.

8. Proceso conforme a cualquiera de las reivindicaciones 1-7, en donde el flujo mixto de materiales en el proceso es un flujo laminar con un número de Reynolds menor que 1.

9. Proceso conforme a cualquiera de las reivindicaciones 1-8, en donde se produce un compuesto intermedio 25 farmacéutico registrado o un compuesto intermedio farmacéutico avanzado.

1. Aparato para el proceso conforme a cualquiera de las reivindicaciones 1-9, en donde los dispositivos y reactores están combinados en la secuencia de primeramente un dispositivo de mezcladura, en segundo lugar un microondas de flujo y opclonalmente en tercer lugar uno o más reactores adicionales.