Un policarbonato que lleva un resto de éter diol obtenible a partir de un polisacárido, expresado por la siguiente fórmula (1),

Policarbonato y proceso para producirlo.

Ámbito técnico

La presente invención se refiere a policarbonatos que llevan un fragmento derivable de un polisacárido procedente de fuentes renovables, y que tienen una excelente resistencia térmica, así como a métodos para producirlos.

Estado técnico precedente

Los policarbonatos se producen generalmente utilizando materias primas que pueden obtenerse de derivados del petróleo. Debido a la inquietud por el agotamiento de los recursos petrolíferos es deseable producir policarbonatos a partir de materias primas que puedan obtenerse de fuentes renovables tales como las plantas.

Por otra parte, un éter diol representado por la siguiente fórmula (3) se puede preparar fácilmente a partir de una fuente renovable, por ejemplo un polisacárido, almidón o similares.

El éter diol tiene tres clases de estereoisómeros. Concretamente son 1,4:3,6-dianhidro-D-sorbitol (de aquí en adelante este compuesto se citará como isosorbida en esta descripción), representado por la siguiente fórmula (5),

1,4:3,6-dianhidro-D-manitol (de aquí en adelante este compuesto se citará como isomanida en esta descripción), representado por la siguiente fórmula (6),

y 1,4:3,6-dianhidro-L-iditol (de aquí en adelante este compuesto se citará como isoidida en esta descripción), representado por la siguiente fórmula (7).

La isosorbida, la isomanida y la isoidida se pueden producir partiendo respectivamente de D-glucosa, D-manosa y L-idosa. Por ejemplo, la isosorbida se puede producir mediante hidrogenación de D-glucosa, seguida de deshidratación con un catalizador ácido.

Hasta la fecha, entre los éter dioles arriba citados, se ha estudiado especialmente la incorporación de isosorbida a un policarbonato como monómero principal (por ejemplo publicación de patente alemana nº 2938464, no examinada, Journal fuer praktische Chemie [Revista de química práctica], p. 298-310, vol. 334, 1992, Macromolecules, p. 8077-8082, vol. 29, 1996, y Journal of Applied Polymer Science [Revista de ciencia polimérica aplicada], p. 872-880, vol. 86, 2002).

Sin embargo los policarbonatos derivados de isosorbida tienen un problema de poca moldeabilidad, determinado por temperaturas de transición vítrea y viscosidades de fusión extremadamente elevadas, a causa de sus rígidas estructuras.

Se han reseñado otros métodos de producción de copolicarbonatos que contienen isosorbida y un difenol de varios tipos (por ejemplo JP-A 56-110723, Macromolecular Chemistry and Physics [Química y física macromolecular], p. 2197-2210, vol. 198, 1997, Journal of Polymer Science: parte A, p. 1611-1619, vol. 35, 1997, y Journal of Polymer Science: parte A, p. 1125-1133, vol. 37, 1999). El problema de estos copolicarbonatos es que los difenoles proceden del petróleo.

Los poliésteres derivados de 1,4:3,6-dianhidroiditol, manitol y sorbitol están revelados en la patente GB1079686. Los ácidos que pueden usarse para esterificar los alcoholes revelados en la patente GB1079686 comprenden el carbónico, malónico, succínico, adípico, iso- y tereftálico, galactárico y sebácico.

Por otra parte, hablando de policarbonatos derivados de dioles alifáticos, las temperaturas de transición vítrea de aquellos que derivan de etilenglicol, 1,4-butanodiol, 1,5-pentanodiol, 1,6-hexanodiol o análogos son respectivamente de 0-5ºC, -35ºC, -41ºC y -50ºC (por ejemplo Journal of Polymer Science: Polymer Letters Edition, p. 599-602, vol. 18, 1980, Macromolecular Chemistry and Physics, p. 97-102, vol. 199, 1998, y Polycarbonate resin handbook [Manual de resinas de policarbonato], editado por Seiichi Honma, Nikkan Kogyo Shinbun Co. p. 21, 1992).

Para estos dioles alifáticos pueden usarse fuentes renovables, pero los policarbonatos derivados de dioles alifáticos suelen ser sustancias oleosas o sólidos de bajos puntos de fusión a la temperatura ambiente, debido a sus estructuras flexibles, y adolecen de poca resistencia térmica. Nunca se han reseñado copolímeros de policarbonato derivados de un diol alifático, que tengan una elevada temperatura de transición vítrea.

Además, aunque hay poca información referente a copolicarbonatos de isosorbida con un diol alifático, una de las que podemos encontrar es una descripción de copolicarbonatos de un diol alifático tal como 1,4-butanodiol, 1,6-hexanodiol, 1,8-octanodiol o 1,10-decanodiol e isosorbida (por ejemplo, Okada y otros, resumen del séptimo simposio abierto sobre Polímeros con pocas cargas ambientales: construcción de un sistema material sostenible, basado en la fabricación de plásticos con pocas cargas ambientales, a partir de fuentes renovables, Investigación científica en áreas prioritarias (B) subvencionada por el Ministerio de educación, cultura, deportes, ciencia y tecnología, p. 26-29, 2002, y Journal of Polymer Science: parte A, p. 2312-2321, vol. 41, 2003).

Estos policarbonatos son copolímeros en bloque o copolímeros aleatorios y sus temperaturas de transición vítrea descienden al aumentar las longitudes de las cadenas alifáticas. Se han determinado temperaturas de 65ºC o 59ºC, 26ºC o 20ºC, 12ºC o 23ºC y -1ºC o 7ºC, respectivamente, y las resistencias térmicas son bajas.

Asimismo, la patente JP-A 2003-292603, que fue publicada después de la fecha de la solicitud básica de la presente invención, describe un material termoplástico de moldeo que contiene un compuesto de policarbonato obtenible a partir de isosorbida. Aunque la temperatura de transición vítrea del material termoplástico de moldeo es bastante superior a la temperatura ambiente se desea mejorar la resistencia térmica.

Revelación de la presente invención

Un objeto de la presente invención es proporcionar nuevos policarbonatos que contengan un fragmento derivable de fuentes renovables y que posean una resistencia térmica y una moldeabilidad excelentes.

Otro objeto de la presente invención es proporcionar un proceso que sea excelente en cuanto al coste y que permita producir los policarbonatos de manera sencilla.

Otros objetos y ventajas de la presente invención se aclaran mediante las siguientes explicaciones.

La presente invención se refiere a policarbonatos que contienen un resto de éter diol, que puede obtenerse a partir de un polisacárido y que se expresa mediante la siguiente fórmula (1),

y un resto de diol escogido entre 1,3-propanodiol y 1,6-hexanodiol, siendo la cantidad de dicho resto de éter diol del 65-98% en peso de todos los restos de diol, y que tienen una temperatura de transición vítrea de 100 hasta 160 grados centígrados.

La presente invención también se refiere a un resto de éter diol que puede obtenerse a partir de un polisacárido y que se expresa mediante la siguiente fórmula (1),

y etilenglicol, siendo dicho éter diol un resto de isosorbida cuya cantidad es del 70,6-98% en peso de todos los restos de diol, y que tienen una temperatura de transición vítrea de 100 hasta 160 grados centígrados.

La presente invención también se refiere a un método para producir los polisacáridos.

Mejor modo de llevar a cabo la presente invención

En lo sucesivo la manera de llevar a cabo la presente invención se explica con mayor detalle mediante los ejemplos y explicaciones siguientes, que sirven para ilustrar la presente invención sin limitarla. Huelga decir que en el ámbito de la presente invención puede haber otras formas de desarrollarla, siempre que cumplan con sus objetivos.

El policarbonato de la presente invención contiene un resto de éter diol representado por la siguiente fórmula (1)

y un resto de diol representado por...

1. Un policarbonato que lleva un resto de éter diol obtenible a partir de un polisacárido, expresado por la siguiente fórmula (1),

y etilenglicol, siendo dicho éter diol un resto de isosorbida cuya cantidad asciende al 70,6-98% en peso de todos los restos de diol, y que tiene una temperatura de transición vítrea de 100 hasta 160 grados centígrados.

2. Un policarbonato que lleva un resto de éter diol obtenible a partir de un polisacárido, expresado por la siguiente fórmula (1),

y 1,3-propanodiol, siendo dicho éter diol un resto de isosorbida cuya cantidad asciende al 65-98% en peso de todos los restos de diol, y que tiene una temperatura de transición vítrea de 100 hasta 160 grados centígrados.

3. Un policarbonato que lleva un resto de éter diol obtenible a partir de un polisacárido, expresado por la siguiente fórmula (1),

y 1,3-hexanodiol, siendo dicho éter diol un resto de isosorbida cuya cantidad asciende al 65-98% en peso de todos los restos de diol, y que tiene una temperatura de transición vítrea de 100 hasta 160 grados centígrados.

4. El policarbonato según una de las reivindicaciones 1, 2 y 3, que lleva al menos dos tipos de residuos de diol expresados por la fórmula (2)

donde m es un número entero de 2 a 12.

5. El policarbonato según las reivindicaciones 2 o 3, que contiene el resto de isosorbida como resto de éter diol.

6. Un método para producir el policarbonato definido en cualquiera de las reivindicaciones 1, 2 y 3, según el cual el policarbonato se produce a partir del éter diol, del diol y de un diéster de ácido carbónico mediante un método de polimerización a fusión.

7. El método de producción de policarbonato según la reivindicación 6, en que el éter diol, el diol y el diéster de ácido carbónico se someten a una reacción térmica a presión atmosférica en presencia de catalizadores de polimerización y luego el producto de reacción se somete a policondensación en estado fundido y a presión reducida, calentándolo simultáneamente a una temperatura comprendida entre 180ºC y 280ºC.

8. El método de producción de policarbonato según la reivindicación 7, en que al menos un compuesto elegido del grupo formado por compuestos básicos nitrogenados, compuestos de metal alcalino y compuestos de metal alcalinotérreo se usa como el catalizador de la polimerización.

9. El método de producción de policarbonato según la reivindicación 8, en el cual se usa hidróxido de tetrametilamonio y 2,2-bis(4-hidroxifenil)propano sal disódica como catalizadores de polimerización.

10. El método de producción de policarbonato según la reivindicación 6, en el cual se usa carbonato de difenilo como diéster de ácido carbónico.