PROCEDIMIENTO PARA LA PREPARACIÓN DE UN POLIESTIRENO EXPANDIBLE.

Procedimiento para la producción de un poliestireno expandible que comprende los siguientes pasos:

- iº) calentar una suspensión acuosa que comprende un monómero de estireno y por lo menos un agente iniciador del tipo de un peróxido orgánico de fórmula (I) 1-alcoxi-1-t-alquil-peroxiciclohexano, en la que el grupo alcoxi contiene de 1 a 4 átomos de carbono, el grupo t-alquilo contiene de 4 a 12 átomos de carbono, y el anillo de ciclohexano puede estar sustituido opcionalmente con 1 a 3 grupos alquilo, cada uno de los cuales, independientemente, tiene de 1 a 3 átomos de carbono, a una temperatura que fluctúa entre 100ºC y 120ºC, - iiº) añadir un agente de expansión seleccionado entre el conjunto que consiste en alcanos que tienen de 4 a 6 átomos de carbono, y mezclas de los mismos

El presente invento se refiere a un procedimiento para la preparación de un poliestireno expandible.

Un método conocido para producir polímeros de poliestireno expandibles, en lo sucesivo citados como EPS (acrónimo de expandable polystyrene polymers), se realiza mediante una polimerización en suspensión acuosa. Es típicamente un procedimiento discontinuo, en el que se usan dos o más agentes iniciadores de la polimerización solubles en los monómeros, con un perfil de temperaturas crecientes escalonadamente, continuo o combinado. Los agentes iniciadores para el procedimiento se seleccionan sobre la base de sus temperaturas de semivida para proporcionar un suministro medido de radicales a sitios seleccionados a lo largo del perfil de temperaturas, de manera tal que se produzca una conversión efectiva dentro de un período de tiempo aceptable. Para la polimerización de estireno, es conveniente describir el rendimiento de descomposición del agente iniciador en términos de una temperatura de semivida en una hora, que se define como la temperatura que es suficiente para causar la descomposición de la mitad de la concentración de partida del agente iniciador durante un período de tiempo de una hora.

Tradicionalmente, la polimerización en suspensión para preparar un EPS se realiza en un procedimiento que usa dos diferentes etapas de temperatura y dos agentes iniciadores, un agente iniciador de la primera etapa y un agente iniciador de la segunda etapa o “de acabado”, con diferentes temperaturas de semivida, siendo cada una de ellas apropiada para la etapa de temperatura particular. En dicho procedimiento, se usa con frecuencia el peróxido de dibenzoílo (BPO) como el agente iniciador de la primera etapa a una temperatura de reacción de 82ºC a 95ºC. Otros agentes iniciadores de la primera etapa, que son útiles en este intervalo de temperaturas, pueden incluir peroxi-2etilhexanoato de butilo terciario, peroxi-2-etilhexanoato de amilo terciario y 2,5-dimetil-2,5-di(2-etilhexanoilperoxi)hexano. Unos agentes iniciadores tales como el peroxibenzoato de butilo terciario (TBP) o el peróxido de dicumilo (DCP) se usan ampliamente para la etapa de temperatura más alta, o segunda etapa, a 115ºC hasta 135ºC. La segunda etapa es usualmente un paso de acabado destinado a minimizar la cantidad del monómero residual en el EPS. En un tratamiento comercial, esta etapa se mantiene con frecuencia por encima de 125ºC durante prolongados intervalos de tiempo, para reducir el contenido del monómero hasta niveles aceptables.

Unos inconvenientes característicos del procedimiento tradicional son los largos períodos de tiempo de reacción, que son necesarios para obtener una conversión adecuada en la primera etapa, y las temperaturas de acabado relativamente altas que se requieren en la segunda etapa.

Con vistas a aliviar esta desventaja, el documento de patente de los EE.UU. US 6.608.150 ha propuesto un procedimiento mejorado para la preparación de un poliestireno expandible, en el que unos peróxidos de temperatura “intermedia”, es decir unos peróxidos iniciadores la preparación de un poliestireno expandible, permiten reducir el período de tiempo de conversión en algunas horas.

Un poliestireno expandible, tal como se prepara en el procedimiento de suspensión, se encuentra en la forma de perlas esencialmente esféricas. En el documento US 6.608.150 se menciona que se puede usar en el procedimiento un cierto agente de expansión, tal como pentano, con el fin de hacer expandibles a las perlas de poliestireno.

Sin embargo, es conocido que el uso de pentano en un procedimiento de preparación de un poliestireno expandible conduce a una disminución en el peso molecular como un resultado del mecanismo de transferencia en el agente alcano (véase Principles of Polymerization-George Odian páginas 203-217, McGraw-Hill Book Company 1970).

Adicionalmente, se solicita en la industria cada vez más que las resinas de poliestireno comprendan unos aditivos retardadores de la llama (ignifugantes) por razones de seguridad. Por ejemplo, unas resinas ignifugadas se usan ampliamente en aplicaciones de aislamiento. La adición de tales aditivos puede conducir también a una disminución del peso molecular del resultante poliestireno.

Se manifiesta, entonces, que varios factores pueden conducir, en el procedimiento de preparación de un poliestireno expandible, a una disminución importante del peso molecular de dicho poliestireno expandible.

Por el concepto de “peso molecular” se entiende, de acuerdo con la presente solicitud, el peso molecular medio ponderado (Mw). De acuerdo con el presente invento, el peso molecular se mide de acuerdo con el método SEC (acrónimo de Size Exclusion Chromatography = cromatografía de exclusión de tamaños), usando patrones de poliestireno.

Es importante que el poliestireno expandible tenga un alto peso molecular, con el fin de garantizar las propiedades mecánicas de los materiales finales.

La Solicitante ha descubierto ahora que, mediante el uso de un específico peróxido iniciador, era posible acelerar la preparación de un poliestireno expandible mientras que se usaba un agente de expansión, y obtener todavía un poliestireno que tuviese un peso molecular particularmente alto.

Un primer aspecto del invento se refiere a un procedimiento para la preparación de un poliestireno expandible, que comprende los siguientes pasos: -iº) calentar una suspensión acuosa que comprende un monómero de estireno y por lo menos un agente iniciador del tipo de un peróxido orgánico de fórmula (I) 1-alcoxi-1-t-alquil-peroxiciclohexano, en la que el grupo alquilo contiene de 1 a 4 átomos de carbono, el grupo t-alquilo contiene de 4 a 12 átomos de carbono, y el anillo de ciclohexano puede estar sustituido opcionalmente con 1 a 3 grupos alquilo, cada uno de los cuales, independientemente, tiene de 1 a 3 átomos de carbono, a una temperatura que fluctúa entre 100ºC y 120ºC, el anillo puede estar opcionalmente sustituido con 1 a 3 grupos alquilo, cada uno de los cuales, independientemente, tiene de 1 a 3 átomos de carbono, a una temperatura que fluctúa entre 100ºC y 120ºC, -iiº) añadir un agente de expansión seleccionado entre el conjunto que consiste en alcanos que tienen de 4 a 6 átomos de carbono, y mezclas de los mismos.

El procedimiento de acuerdo con el invento permite obtener un poliestireno expandible que presenta un alto peso molecular. Preferiblemente, el poliestireno expandible presenta un peso molecular (Mw) de por lo menos 170.000 g/mol, preferiblemente de por lo menos 175.000 g/mol, y más preferiblemente de por lo menos 190.000 g/mol.

A causa de su alto peso molecular, el poliestireno expandible se puede usar de una manera eficiente en aplicaciones de aislamiento o envasado.

Además, el procedimiento del invento tiene un período de tiempo de conversión reducido en comparación con los de la técnica anterior.

El procedimiento del invento usa por lo menos un agente iniciador del tipo de un peróxido orgánico de fórmula (I), es decir 1-alcoxi-1-t-alquil-peroxiciclohexano, en la que el grupo alcoxi contiene de 1 a 4 átomos de carbono, el grupo t-alquilo contiene de 4 a 12 átomos de carbono, y el anillo de ciclohexano puede estar sustituido opcionalmente con 1 a 3 grupos alquilo, cada uno de los cuales, independientemente, tiene de 1 a 3 átomos de carbono.

De acuerdo con el presente invento, se ha encontrado que el uso de dicho específico peróxido orgánico de fórmula (I), en combinación con un agente de expansión, tal como uno de los alcanos que tiene de 4 a 6 átomos de carbono y mezclas de los mismos, permitía obtener un poliestireno expandible que tenía un alto peso molecular, en un breve período de tiempo. Tal resultado no se podría obtener con otros peróxidos orgánicos, que tienen una temperatura de semivida en una hora, que es similar a la de los compuestos de fórmula (I), pero que tienen una fórmula química diferente de la fórmula (I).

Como peróxidos orgánicos de fórmula (I) se pueden citar un 1-alcoxi-1-t-amil-peroxiciclohexano y un 1-alcoxi-1-thexil-peroxiciclohexano, en los que el grupo alcoxi contiene de 1 a 4 átomos de carbono, y el anillo de ciclohexano puede estar sustituido opcionalmente con 1 a 3 grupos alquilo, cada uno de los cuales, independientemente, tiene de 1 a 3 átomos de carbono.

En una forma de realización del invento, el por lo menos un agente iniciador del tipo de un peróxido orgánico es el 1metoxi-1-t-amil-peroxiciclohexano... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para la producción de un poliestireno expandible que comprende los siguientes pasos: -iº) calentar una suspensión acuosa que comprende un monómero de estireno y por lo menos un agente iniciador del tipo de un peróxido orgánico de fórmula (I) 1-alcoxi-1-t-alquil-peroxiciclohexano, en la que el grupo alcoxi contiene de 1 a 4 átomos de carbono, el grupo t-alquilo contiene de 4 a 12 átomos de carbono, y el anillo de ciclohexano puede estar sustituido opcionalmente con 1 a 3 grupos alquilo, cada uno de los cuales, independientemente, tiene de 1 a 3 átomos de carbono, a una temperatura que fluctúa entre 100ºC y 120ºC, -iiº) añadir un agente de expansión seleccionado entre el conjunto que consiste en alcanos que tienen de 4 a 6 átomos de carbono, y mezclas de los mismos

2. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el por lo menos un agente iniciador del tipo de un peróxido orgánico es el 1-metoxi-1-t-amil-peroxiciclohexano (TAPMC).

3. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, en el que dicho agente de expansión se selecciona entre el conjunto que consiste en butano, 2-metil-butano, pentano, ciclohexano y mezclas de los mismos.

4. Procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 hasta 3, en el que dicho agente de expansión es pentano.

5. Procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 hasta 4, en el que la temperatura del paso iº) fluctúa entre 105 y 115ºC, y preferiblemente es de 110ºC.

6. Procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 hasta 5, en el que la suspensión acuosa del paso iº) comprende además por lo menos un agente iniciador del tipo de un peróxido orgánico adicional, que es diferente de dicho agente iniciador del tipo de un peróxido orgánico de fórmula (I).

7. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 6, en el que dicho agente iniciador del tipo de un peróxido adicional se selecciona entre el conjunto que consiste en compuestos que tienen la fórmula (II), es decir monoperoxicarbonatos de OO-t-alquilo y O-alquilo, en los que el t-alquilo contiene de 4 a 12 átomos de carbono, preferiblemente de 4 a 5 átomos de carbono, y el alquilo contiene de 3 a 12 átomos de carbono, y preferiblemente 8 átomos de carbono, y sus mezclas.

8. Procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 hasta 7, en el que dicho agente iniciador del tipo de un peróxido orgánico de fórmula (I) se usa en la suspensión acuosa del paso iº) en unas cantidades que van desde 4 hasta 25 mili equivalentes del agente iniciador por litro de estireno, más preferiblemente desde 12 hasta 20 mili equivalentes del agente iniciador por litro de estireno.

9. Procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 hasta 8, en el que el monómero de estireno que se ha de polimerizar también contiene hasta 15 % en peso, con respecto al peso total de estireno, de los monómeros copolimerizables distintos de los monómeros de estireno.

10. Procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 hasta 9, en el que el agente de expansión se añade en unas proporciones que fluctúan entre 5 y 10 % en peso, con respecto al peso de estireno.

11. Procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 hasta 10, en el que un aditivo seleccionado entre el conjunto que comprende agentes ignifugantes, agentes estabilizadores de la suspensión de carácter inorgánico, tales como fosfato de calcio o pirofosfato de magnesio, agentes estabilizadores de la suspensión de carácter orgánico, tales como una poli(vinilpirrolidona), un poli(alcohol vinílico) o una hidroxietilcelulosa, agentes tensioactivos, agentes de transferencia de cadenas, agentes nucleadores, agentes auxiliares de expansión, lubricantes, plastificantes y mezclas de los mismos, se añade a la suspensión acuosa en el paso iº) o en el paso iiº).

12. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 11, en el que el agente ignifugante se selecciona entre el conjunto que comprende un hexabromo-ciclododecano (HBCD), un tetrabromo-bisfenol (TBBPA), decabromo-difenil éter (Deca - BDE), un pentabromo-difenil éter (Penta - BDE), un octabromo-difenil éter (Octa - BDE), fosfato de tris(dibromo-propilo), tetrabromuro de carbono, un beta-dibromo-propionato, un tetrabromo-etileno, 1,2-dibromo-1,1,2,2tetracloro-etano, 1,1,2,2-tetrabromo-etano, un dibromo-dicloro-etano, 1,2-dibromo-1,1-dicloro-etano, 1,2-dibromo1,2,2-tricloro-etano, 1,2,3,4-tetrabromo-butano, 1,2,3-tribromo-propano, un pentabromo-etano, tribromo-triclorociclohexano, 1,2,4-tribromo-butano, un tetrabromo-pentano, hexabromo-etano, tetrabromo-dicloro-ciclohexano, pentabromo-monocloro-ciclohexano, 1,2-di-(dibromo-metil)benceno, un alfa,beta-dibromoetil-benceno, un alfa,betadibromo-propionato y mezclas de los mismos.

13. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 12, en el que el agente ignifugante es un hexabromociclododecano.

14. Procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 6 hasta 13, en el que dicha suspensión acuosa del paso iº) comprende unas etapas primera y segunda, siendo dicho agente iniciador del tipo de un peróxido

5 orgánico de fórmula (I) el agente iniciador de la primera etapa y siendo dicho por lo menos otro peróxido orgánico adicional el agente iniciador de la segunda etapa, siendo calentada dicha suspensión a una temperatura que fluctúa entre 100ºC y 120ºC, de manera preferible entre 105ºC y 115ºC, y de manera más preferible es de 110ºC, durante dicha primera etapa, y siendo calentada dicha suspensión a una temperatura que corresponde a la temperatura de semivida en una hora del por lo menos otro peróxido orgánico adicional durante la segunda etapa.

15. Procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 hasta 14, en el que dicho agente de expansión se añade durante el paso iº).

16. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 14, en el que dicho agente de expansión se añade al final de la primera etapa del paso iº).