Un procedimiento de producción de un copolímero, que comprende:

la colocación de un vinilbenceno en un reactor; la colocación de un agente de reticulación en el reactor; la colocación de un agente de transferencia de cadena en el reactor; y la formación de un polivinilbenceno en presencia del agente de reticulación y del agente de transferencia de cadena, en el que la concentración del agente de reticulación varía entre 150 ppm y 400 ppm y la concentración del agente de transferencia de cadena varía entre 100 y 400 ppm

CAMPÓ TÉCNICO DE LA INVENCIÓN

La presente invención se refiere, de manera general, a un procedimiento de fabricación de un copolímero y, más específicamente, a un procedimiento de fabricación de un polivinilbenceno en presencia de un agente de reticulación y un agente de transferencia de cadena.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

La polimerización del estireno es un procedimiento industrial muy importante que proporciona materiales usados para crear una amplia variedad de artículos que contienen poliestireno. Este amplio uso del poliestireno resulta de la capacidad de controlar el procedimiento de polimerización. Así, las variaciones en las condiciones del proceso de polimerización son de vital importancia, puesto que a su vez permiten el control sobre las propiedades físicas del polímero resultante. Las propiedades físicas resultantes determinan la viabilidad de un poliestireno para un uso particular. Para un producto dado, deben estar equilibradas varias características físicas para conseguir un material de poliestireno adecuado. Entre las propiedades que se deben controlar y equilibrar están el peso molecular medio en peso (Mw) del polímero, la distribución de pesos moleculares (MWD), el índice de fusión (MFI), y el módulo de almacenamiento (G').

La patente de EE.UU. 5.540.813 de Sosa y col., ('813 de Sosa), da a conocer un procedimiento para la preparación de polímeros aromáticos de monovinilo, tales como poliestireno, que utiliza una combinación de múltiples reactores, intercambiadores de calor y desvolatilizadores ordenados secuencialmente para controlar estrictamente las propiedades del polímero, tales como la distribución de pesos moleculares y el índice de fusión.

Aunque la patente '813 de Sosa describe procedimientos para el control de la distribución de pesos moleculares y del índice de fusión, no aborda la relación entre el peso molecular y el módulo de almacenamiento. Esta relación es de particular importancia para aplicaciones en espumas de polímero. Esas aplicaciones en espuma requieren polímeros de pesos moleculares elevados con un módulo de almacenamiento elevado. Se piensa que el módulo de almacenamiento está relacionado con el grado de ramificación a lo largo de la cadena polimérica. A medida que aumenta el grado de ramificación, se incrementa la probabilidad de que una rama conecte dos cadenas poliméricas diferentes. Estas interacciones intercatenarias se conocen como reticulación. Un producto con un grado de ramificación o de reticulación más alto tiende a tener un módulo de almacenamiento más elevado y, por tanto, unas mejores características de estabilidad de la espuma.

Los procedimientos para la preparación de polímeros ramificados son muy conocidos en la técnica. Por ejemplo, la preparación de poliestireno ramificado mediante polimerización con radicales libres ha sido presentada en las patentes de EE.UU. 5.473.031 y 5.663.253 expedidas a Tinetti, y col., y Pike, y col., respectivamente. Ambos procedimientos incrementan la ramificación en la etapa de desvolatilización y producen un polímero con un peso molecular indeseablemente bajo.

En lugar de emplear polimerización con radicales libres, la patente de EE.UU. 4.918.159 expedida a Idemitsu enseña el uso de mercaptanos multifuncionales para formar polímeros ramificados. Aunque con este procedimiento se pueden preparar materiales con un peso molecular aceptable, estos productos son inaceptables para aplicaciones en espuma debido a sus propiedades de fluidez no deseables.

Las propiedades del poliestireno ramificado de manera aleatoria preparado en presencia de divinilbenceno han sido presentadas por Rubens (L. C. Rubens, J. of Cellular Physics, pp 311320, 1965). No obstante, no se obtienen polímeros con una combinación útil de peso molecular y reticulación. A bajas concentraciones de divinilbenceno, se producen polímeros de bajo peso molecular con poca ramificación. No obstante, concentraciones superiores del agente de reticulación dan como resultado una reticulación excesiva y la formación simultánea de gel. Aunque el incremento de la reticulación en general se correlaciona con el módulo de almacenamiento del polímero, la formación de un gel es muy poco deseable en procedimientos de poliestireno industriales. Resultados y problemas similares han sido presentados por Ferri y Lomellini (J. Rheol. 43(6), 1999).

El documento GB 2244713 describe perlas de poliestireno preparadas con el 0,5 al 50% molar de divinilbenceno, este copolímero está muy ramificado.

El documento US 3094501 describe mezclas acuosas de compuestos estirénicos preparadas con divinilbenceno y por encima de 500 ppm de agente de transferencia de cadena.

El documento DE 1181912 describe poliestireno preparado con 1000 a 30.000 ppm de agente de transferencia de cadena.

Así, lo que se necesita en la técnica es un procedimiento para polímeros aromáticos de monovinilo que produzca un producto ramificado o muy ligeramente reticulado que tenga un peso molecular elevado, un módulo de almacenamiento elevado en la espumación y sea adecuado para las aplicaciones en espuma.

RESUMEN DE LA INVENCIÓN

Para abordar las deficiencias de la técnica anterior, la presente invención proporciona un procedimiento de producción de un copolímero. En una forma de realización ventajosa, el procedimiento comprende la colocación de un vinilbenceno, tal como estireno, en un reactor, la colocación de un agente de reticulación, tal como divinilbenceno en el reactor, la colocación de un agente de transferencia de cadena, tal como mercaptano, en el reactor y la formación de un polivinilbenceno en presencia de un agente de reticulación y del agente de transferencia de cadena. En esta forma de realización, la concentración del agente de reticulación varía entre 150 ppm y 400 ppm y la concentración del agente de transferencia de cadena varía entre 100 y 400 ppm.

Lo expuesto anteriormente da una idea general bastante amplia de características preferidas y alternativas de la presente invención, de manera que los expertos en la materia puedan comprender mejor la descripción detallada de la invención que sigue. Características adicionales de la invención serán descritas a continuación, y forman el objeto de las reivindicaciones de la invención.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

Para una comprensión más completa de la invención, ahora se hace referencia a las siguientes descripciones tomadas junto con los dibujos acompañantes, en los que:

La Figura 1 ilustra una representación esquemática del sistema de polimerización que se puede usar en la presente invención;

La Figura 2 ilustra los datos gráficos que indican el módulo de almacenamiento en función de la temperatura para un grupo control y un grupo experimental de productos poliméricos; y

La Figura 3 ilustra los datos gráficos que indican el módulo de almacenamiento en función de la temperatura para varios productos poliméricos.

DESCRIPCIÓN DETALLADA

En la presente invención, se describen procedimientos de polimerización para la preparación de copolímeros, tal como copolímeros de polivinilbenceno. La presente invención es particularmente útil para sistemas de polimerización tales como aquellos descritos en la patente '813 de Sosa anteriormente mencionada.

Inicialmente, en referencia a la Figura 1, se ilustra una representación esquemática del sistema de polimerización 100 de la presente invención con un reactor de tanque agitado 110. El reactor 110 puede comprender una serie de reactores para la fabricación de poliestireno. Las líneas de flujo 120, 121, y 122 conectan el reactor 110 con los recipientes de almacenamiento de reactantes 140, 150, y 160.

En una forma de realización de la invención, la línea de flujo 120 transporta un vinilbenceno desde el recipiente de almacenamiento 140 al reactor 110. Además, en esta forma de realización, las líneas de flujo 121 y 122 transportan un agente de reticulación y un agente de transferencia de cadena desde los recipientes de almacenamiento 140 y 150, respectivamente, al tanque de reacción 110 donde se combinan el vinilbenceno, el agente de reticulación y el agente de transferencia de cadena.

En una forma de realización, el vinilbenceno puede ser estireno, y un agente de reticulación preferido puede ser un divinilbenceno. Alguien experto en la materia entiende que también se pueden emplear moléculas de vinilbenceno sustituidas y de divinilbenceno...

1. Un procedimiento de producción de un copolímero, que comprende: la colocación de un vinilbenceno en un reactor; la colocación de un agente de reticulación en el reactor; la colocación de un agente de transferencia de cadena en el reactor; y la formación de un polivinilbenceno en presencia del agente de reticulación y del agente de transferencia de cadena, en el que la concentración del agente de reticulación varía entre 150 ppm y 400 ppm y la concentración del agente de transferencia de cadena varía entre 100 y 400 ppm.

2. El procedimiento según la reivindicación 1, en el que la colocación del vinilbenceno incluye la colocación de un estireno en el reactor.

3. El procedimiento según la reivindicación 1, en el que la colocación del agente de reticulación incluye la colocación de un divinilbenceno en el reactor.

4. El procedimiento según la reivindicación 1, en el que la colocación de un agente de transferencia de cadena incluye la colocación de un mercaptano en el reactor.

5. El procedimiento según la reivindicación 4, en el que el mercaptano es n-dodecil mercaptano.

6. El procedimiento según la reivindicación 4, en el que el mercaptano es n-octil mercaptano, t-octil mercaptano, t-dodecil mercaptano, tridecil mercaptano, tetradecil mercaptano, y hexadecil mercaptano.

7. El procedimiento según la reivindicación 1, en el que la concentración del agente de reticulación es de 250 ppm y la concentración del agente de transferencia de cadena es de 200 ppm.

8. El procedimiento según la reivindicación 1, en el que la concentración del agente de reticulación es de 250 ppm y la concentración del agente de transferencia de cadena es de 400 ppm.

9. El procedimiento según la reivindicación 1, en el que la concentración del agente de reticulación es de 350 ppm y la concentración del agente de transferencia de cadena es de 200 ppm.

10. El procedimiento según la reivindicación 1, en el que la concentración del agente de reticulación es de 350 ppm y la concentración del agente de transferencia de cadena es de 400 ppm.

11. El procedimiento según la reivindicación 1, en el que la formación del polivinilbenceno incluye la formación de un polivinilbenceno que tiene un módulo de almacenamiento que varía

entre 70.000 Pa y 85.000 Pa.

12. El procedimiento según la reivindicación 11, en el que la formación del polivinilbenceno incluye la formación de un polivinilbenceno que tiene un peso molecular medio en peso que varía entre 500.000 y 750.000.

13. El procedimiento según la reivindicación 1, en el que la formación del polivinilbenceno incluye la formación de un polivinilbenceno que tiene un peso molecular medio en peso que varía entre 500.000 y 750.000.

14. Un procedimiento según la reivindicación 1 para la formación de un poliestireno, que comprende:

la colocación de un estireno en un reactor;

la colocación de un divinilbenceno en el reactor;

la colocación de un agente de reticulación en el reactor;

la colocación de un n-dodecil mercaptano en el reactor; y

la formación de un poliestireno reticulado en presencia del divinilbenceno y del n-dodecil

mercaptano, en el que la concentración del divinilbenceno varía entre 150 ppm y 400 ppm y la concentración del n-dodecil mercaptano varía entre 100 y 400 ppm.

15. El procedimiento según la reivindicación 14, en el que la concentración del divinilbenceno es de 250 ppm y la concentración del n-dodecil mercaptano es de 200 ppm.

16. El procedimiento según la reivindicación 14, en el que la concentración del divinilbenceno es de 250 ppm y la concentración del n-dodecil mercaptano es de 400 ppm.

17. El procedimiento según la reivindicación 14, en el que la concentración del divinilbenceno es de 350 ppm y la concentración del n-dodecil mercaptano es de 200 ppm.

18. El procedimiento según la reivindicación 14, en el que la concentración del divinilbenceno es de 350 ppm y la concentración del n-dodecil mercaptano es de 400 ppm.

19. El procedimiento según la reivindicación 14, en el que la formación del poliestireno incluye la formación de un poliestireno que tiene un módulo de almacenamiento que varía entre

70.000 Pa y 85.000 Pa.

20. El procedimiento según la reivindicación 19, en el que la formación del poliestireno incluye la formación de un poliestireno que tiene un peso molecular medio en peso que varía entre 500.000 y 750.000.