Procedimiento para reducir el contenido en residuos de un polímero aromático de vinilo,

estando dichos residuos en el intervalo de 100 a 1000 ppm y comprendiendo esencialmente monómero aromático de vinilo no polimerizado, en el que el polímero aromático de vinilo en estado fundido se pone en contacto con un sólido en polvo capaz de catalizar la alquilación de dicho monómero aromático de vinilo residual en el polímero aromático de vinilo.

Campo de la invención

La presente invención se refiere a un procedimiento para reducir el contenido de residuos en polímeros aromáticos de vinilo y, más particularmente, en poliestireno (PS). En el procedimiento de la presente invención, el polímero aromático de vinilo se pone en contacto, en estado fundido, con un sólido en polvo capaz de catalizar la alquilación de dicho monómero aromático de vinilo residual en el polímero aromático de vinilo.

La técnica anterior y el problema técnico

En la fabricación de poliestireno (PS), puede haber material residual, incluidos monómeros, disolventes o diluyentes tales como benceno de etilo y oligómeros de pesos moleculares bajos, como dímeros y trímeros, presente en el polímero que sale del reactor de polimerización. La mayor parte del PS producido globalmente se fabrica usando procedimientos de polimerización en masa sin radicales. Estos procedimientos polimerizan el estireno hasta una conversión de únicamente aproximadamente 90%. El estireno que no ha reaccionado se elimina mediante calentamiento al vacío a temperatura elevada. El nivel de monómero de estireno residual que queda en la resina está en el intervalo de 100-1000 ppm y, con mayor frecuencia, de 200 a 500 ppm. Los materiales volátiles que quedan en las composiciones poliméricas se han convertido en un problema desde el punto de vista de la higiene y la seguridad, y se ha pasado a demandar como productos polímeros que tienen menor cantidad de materiales volátiles.

Para obtener niveles menores de residuos no basta con el simple calentamiento. Se han probado muchas técnicas, tales como: desvolatilización por fibras descendentes, desvolatilización centrífuga, desvolatilización en múltiples etapas. También se han probado varios agentes de extracción, tales como: Vapor o agua, disolventes orgánicos tales como acetona o metanol, CO2 supercrítico, nucleación de burbujas por ultrasonidos.

La mayoría de estas técnicas alcanzan una barrera en términos de contenido residual de estireno (aproximadamente 100 ppm) debido al equilibrio termodinámico entre la fase de gas y la fase de polímero fundido. Implica que para alcanzar un contenido de estireno residual bajo, se tienen que incrementar la temperatura y el tiempo de residencia dentro de los dispositivos de desvolatilización, lo que conduce a una degradación del poliestireno.

Esta es la razón por la cual se han desarrollado vías químicas para obtener poliestireno con un contenido residual bajo de estireno (< 100 ppm y, mejor, < 50 ppm y, todavía mejor, < 10 ppm). Estas vías químicas consisten en añadir al polímero un secuestrante: Un secuestrante es una molécula que se añade al PS a una concentración baja y que reacciona con el estireno residual para consumirlo y/o formar una molécula “inocua”. No obstante, existe una dificultad inherente al uso de secuestrantes para este fin, que es que las moléculas pequeñas a concentración muy baja deben difundir juntas y reaccionar en una matriz polimérica viscosa.

La solicitud de patente japonesa JP2001329128 A publicada el 27 de noviembre de 2001 describe una taza de fideos instantáneos hecha de láminas de espuma de poliestireno. Dicho poliestireno se mezcla con zeolitas para reducir el contenido en dímero de estireno y trímero de estireno.

La solicitud de patente japonesa JP2002227386 A publicada el 14 de agosto d 2002 describe espuma de poliestireno para fabricar materiales de construcción. Dicho poliestireno se mezcla con zeolita 13X para reducir el contenido en monómero de estireno. Esta zeolita es una microporosa.

El documento US 2002-0032266 se refiere a plásticos incoloros que sólo liberan cantidades pequeñas de compuestos orgánicos no deseados debido a la adición de aditivos especiales. Estos y otros objetos de dicha técnica anterior se pueden conseguir usando plásticos incoloros y de emisión baja que contienen al menos una zeolita de estructura de tipo ZSM-5, que tiene una capacidad máxima de absorción de agua del 10% en peso con respecto al peso de la zeolita, a 25 ºC y 0,0006 MPa. Las zeolitas que se usan tienen una proporción molar de Si/Al de al menos 15, preferentemente de 50 a 500. Además, las zeolitas seleccionadas tienen un tamaño de poro de al menos 5,5 Angstrom con el fin de que puedan absorber los compuestos orgánicos y unirse permanentemente a ellos. Todos los plásticos convencionales se pueden usar como materiales base, por ejemplo cloruro de polivinilo, tereftalato de polietileno, poliestireno, acrilonitrilo, estireno de butadieno (ABS), poliésteres, poliamidas, polietileno, HDPE, polipropileno, polipropileno especialmente orientado (OPP).

El documento EP 1072641 A2 se refiere a un procedimiento para obtener partículas de polímero expandible (véase [0004]). En [0019] se describe el procedimiento en el que se mezcla una mezcla de un polímero de un monómero ce vinilareno y al menos 30% de un monómero de vinilareno con un silicato poroso y, después, la masa viscosa obtenida se suspende en un medio acuoso para dar partículas suspendidas y dichas partículas suspendidas se polimerizan adicionalmente para completar la conversión del monómero.

El uso de estos adsorbentes con el fin de eliminar el estireno residual en poliestireno conduce a la generación de una cantidad significativa de compuestos secundarios (principalmente etilo-benceno) o una disminución no significativa del estireno residual. Otro inconveniente es que el poliestireno se colorea alrededor del marrón oscuro y el naranja. La presente invención se refiere al uso de algunos sólidos porosos que tienen características diferentes a las de los sólidos que normalmente se indica que eliminan los olores en los termoplásticos y que pueden disminuir significativamente la cantidad de estireno residual en poliestireno al tiempo que limita la generación de etilo-benceno y la coloración del poliestireno.

Breve descripción de la invención

La presente invención se refiere a un procedimiento para reducir el contenido en residuos de un polímero aromático de vinilo, estando dichos residuos en el intervalo de 100 a 1000 ppm y comprendiendo esencialmente monómero aromático de vinilo, en el que el polímero aromático de vinilo en estado fundido se pone en contacto con un sólido en polvo capaz de catalizar la alquilación de dicho monómero aromático de vinilo residual en el polímero aromático de vinilo.

La ventaja de la presente invención es una brusca reducción del monómero aromático de vinilo no polimerizado en el polímero aromático de vinilo sin general un nuevo residuo y sin inducir un polímero aromático de vinilo coloreado.

Descripción detallada de la invención

En lo que respecta al polímero aromático de vinilo, cabe mencionar:

Posibles ejemplos de los elastómeros mencionados con anterioridad son EPR (abreviatura de caucho de etilenopropileno o elastómero de etileno-propileno), EPDM (abreviatura de caucho de etileno-propilendieno o elastómero de etileno-propilendieno), polibutadieno, copolímero de acrilonitrilo-butadieno, poliisopreno, copolímero de isoprenoacrilonitrilo y copolímeros con bloques de estireno y bloques hechos de butadieno o isopreno o de una mezcla de butadieno/isopreno. Estos copolímeros de bloque pueden ser copolímeros de bloques lineales o copolímeros de bloques en estrella, pueden estar hidrogenados y/o funcionalizados (véase anteriormente).

En el polímero aromático de vinilo que se acaba de mencionar, parte del estireno puede reemplazarse con monómeros insaturados copolimerizables con estireno,... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para reducir el contenido en residuos de un polímero aromático de vinilo, estando dichos residuos en el intervalo de 100 a 1000 ppm y comprendiendo esencialmente monómero aromático de vinilo no polimerizado, en el que el polímero aromático de vinilo en estado fundido se pone en contacto con un sólido en polvo capaz de catalizar la alquilación de dicho monómero aromático de vinilo residual en el polímero aromático de vinilo.

2. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el polímero aromático de vinilo comprende:

i) de 60 a 100% en peso de uno o más monómeros aromáticos de vinilo de C8-12; y

ii) de 0 a 40% en peso de uno o más monómeros seleccionados del grupo que consiste en ésteres de alquilo C1-4 de ácido acrílico o metacrílico y acrilonitrilo y metacrilonitrilo; en el que el polímero puede estar injertado sobre, o incluido en, del 0 al 20% en peso de uno o más polímeros de caucho.

3. Procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el tamaño de partícula del sólido en polvo varía de 5 nm a 200 µm.

4. Procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el sólido en polvo tiene un área específica superior a 100 m2/g.

5. Procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el sólido en polvo no tiene porosidad.

6. Procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que el sólido el polvo es tal que el tamaño de los poros varía de 1,8 nm a 20 nm.

7. Procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que la composición química del sólido en polvo es sílice-alúmina.

8. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 7, en el que el sólido en polvo se selecciona del grupo que comprende sílice alúmina amorfa (ASA), sílice alúmina cristalina (CSA) y sílice alúmina ahumada (FSA).

9. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 7 u 8, en el que la relación atómica Si/Al varía de 2,5 a 150.

10. Procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que la acidez de dicho sólido en polvo es inferior a 9.

11. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 9, en el que la acidez de dicho sólido varía de 3 a 6.