ADITIVOS DE ENCOLADO DEL PAPEL, SU PROCESO DE PREPARACIÓN Y SU USO.

Proceso para la preparación de un anhídrido cíclico sustituido con alquenilo,

que comprende las etapas de:

(i) someter uno o mas hidrocarburos olefínicamente insaturados C6-C28, de los que por lo menos el 30% en peso es una a-olefina, siendo un isómero del tipo de vinilideno por lo menos el 15%, preferiblemente por lo menos el 25% en peso de la citada a-olefina, a una etapa de isomerización del doble enlace poniendolos en contacto con un catalizador que comprende un metal alcalino depositado sobre un soporte, y (ii) hacer reaccionar los hidrocarburos olefínicos isomerizados C6-C28 resultantes con un anhídrido cíclico de un acido dicarboxflico insaturado, para formar el anhídrido cíclico sustituido con alquenilo.

Aditivos de encolado del papel, su proceso de preparación y su uso La presente invención se refiere a nuevos aditivos de encolado del papel, a un proceso para preparar anhfdridos cfclicos sustituidos con alquenilo por isomerización de a-olefinas seguida de reacción con un anhfdrido cfclico de un acido dicarboxflico insaturado, y a su uso en la producción de papel y cart6n. Ademas, la presente invención se refiere a un proceso para la preparación de agentes de encolado del papel a partir de un anhfdrido cfclico de un acido dicarboxflico insaturado y olefinas internas isomerizadas, usando un metal alcalino como catalizador.

Los anhfdridos cfclicos sustituidos con alquenilo se usan ampliamente en la industria de fabricación de papel como aditivo de encolado del papel para mejorar las propiedades del papel, incluidos papeles finos, cart6n reciclado y cart6n de yeso. Los anhfdridos alquenilsuccfnicos (ASA) son los anhfdridos cfclicos sustituidos con alquenilo usados mas comunmente. Los compuestos ASA tienen grupos reactivos funcionales que se cree se unen covalentemente a las fibras de celulosa y colas hidrófobas que se orientan hacia fuera de las fibras. La naturaleza y orientación de estas colas hidrófobas originan que las fibras repelan el agua. Los agentes comerciales de encolado basados en compuestos ASA se preparan típicamente a partir de anhfdrido maleico y una o mas a-olefinas y/u olefinas internas apropiadas, por ejemplo, olefinas internas C16 y/u olefinas internas C18.

Las olefinas internas se preparan usualmente a partir de a-olefinas lineales isomerizando el doble enlace de la olefina desde una posición terminal a una posición interna. Las a-olefinas lineales tienen la estructura indicada en la figura 1

Figura 1

en la que R es un grupo hidrocarbonado alifatico.

Sin embargo, las a-olefinas lineales sustancialmente puras que tienen la longitud de cadena apropiada requerida para compuestos ASA son mas bien raras en el mercado y relativamente costosas. En la practica, una porción sustancial de las a-olefinas del mercado tienen la estructura indicada en la figura 2

Figura 2

siendo R1 y R2 grupos hidrocarbonados alifaticos. Estas olefinas se denominan olefinas del tipo de vinilideno. El contenido de vinilideno y el grado de ramificación de las a-olefinas dependen mucho de los procesos de oligomerización de etileno realizados por los diferentes suministradores de a-olefinas. Estos procesos de producción difieren sustancialmente entre sí (vease, por ejemplo, Industrial Organic Chemicals: Starting Materials and Intermediates; Wiley-VCH Verlag GMBH, 1999, volumen 5, capftulo 2 titulado Monoolefins, paginas 2.870-2.873) .

En general, las mezclas de a-olefinas que comprenden por lo menos 10% en peso de olefinas del tipo de vinilideno son mas faciles de adquirir (se pueden obtener, por ejemplo, de Ineos and Nizhnekamsneftekhim) y son mas econ6micas y mas facilmente accesibles como materia prima que a-olefinas lineales sustancialmente puras. Esto es en gran medida debido a que cantidades grandes de las a-olefinas lineales disponibles se venden a la industria de ASA directamente o despues de una etapa de isomerización. Por lo tanto, serfa econ6micamente atractivo poder preparar anhfdridos cfclicos sustituidos con alquenilo, con un rendimiento de aceptable a bueno, como aditivos del papel basados en a-olefinas que comprendan una cantidad sustancial de olefinas del tipo de vinilideno.

La patente de Estados Unidos numero 6.231.659 describe anhfdridos alquenilsuccfnicos para uso como agentes de encolado del papel, que son una mezcla de anhfdridos alquenilsuccfnicos en los que los grupos alquenilo tienen una longitud en el intervalo de aproximadamente 6 a aproximadamente 40 atomos de carbono y en los que por lo menos el 97% en peso de los grupos alquenilo estan bifurcados en el atomo de carbono a en dos ramas ninguna de las cuales tiene menos de dos atomos de carbono. Estos anhfdridos alquenilsuccfnicos se preparan a partir de anhfdrido maleico y se componen de olefinas internas lineales o sustancialmente lineales o se componen de olefinas

lineales o sustancialmente lineales mezcladas con olefinas del tipo de vinilideno. Tambien se pueden obtener por isomerización de las correspondientes a-olefinas usando pentacarbonilhierro como catalizador.

Los inconvenientes de este proceso homogeneo son que la etapa de isomerización sólo se puede realizar a temperaturas relativamente altas y que las olefinas obtenidas se tienen que purificar por destilación para eliminar restos no deseados del catalizador y coloración (originada por el catalizador y por productos de la descomposición del catalizador) antes de que puedan reaccionar con anhfdrido maleico para formar compuestos ASA. Ademas, el rendimiento de compuestos ASA basados en a-olefinas que comprenden olefinas del tipo de vinilideno y que se han isomerizado usando pentacarbonilhierro como catalizador cuando se usan como agentes de encolado del papel es significativamente menor que si se usan compuestos ASA basados en a-olefinaslineales isomerizadas.

La solicitud de patente EP 1 424 322 describe un derivado de un acido alquenilsuccfnico ramificado, de peso molecular bajo, que se puede obtener por reacción de un poliisobutileno de peso molecular bajo que tiene aproximadamente 8 a 32 atomos de carbono y en el que por lo menos aproximadamente el 50% en peso de los enlaces oleffnicos del poliisobutileno comprende is6mero metilvinilideno mas is6mero trisustituido, con un acido insaturado, y un metodo para preparar dicho derivado que origina is6meros del derivado del acido alquenilsuccfnico.

La solicitud de patente WO 00/79050 describe agentes de encolado del papel que son mezclas de anhfdridos alquenilsuccfnicos en los que los grupos alquenilo tienen una longitud en el intervalo de 6 a 40 atomos de carbono y en los que por lo menos el 97% en peso de los grupos alquenilo estan bifurcados en el atomo de carbono a en dos ramas ninguna de las cuales tiene menos de dos atomos de carbono.

Un objeto de la presente invención es proporcionar un proceso mejorado de preparación de anhfdridos cfclicos sustituidos con alquenilo. Ademas, otro objeto de la presente invención es proporcionar un proceso de preparación de anhfdridos cfclicos sustituidos con alquenilo en el que se pueda usar como material de partida a-olefinas que tienen un porcentaje relativamente alto de is6meros del tipo de vinilideno y en el que los anhfdridos cfclicos sustituidos con alquenilo resultantes tengan un rendimiento de encolado del papel de aceptable a bueno.

Estos objetivos se consiguen en el proceso de preparación de anhfdridos cfclicos sustituidos con alquenilo de acuerdo con la invención, proceso que comprende las etapas de:

(i) someter uno o mas hidrocarburos oleffnicamente insaturados C6-C28, de los que por lo menos el 30% en peso es una a-olefina, a una etapa de isomerización del doble enlace poniendo en contacto dichos hidrocarburos con un catalizador que comprende un metal alcalino depositado sobre un soporte, y

(ii) hacer reaccionar los hidrocarburos oleffnicos C6-C28isomerizados resultantes con un anhfdrido cfclico de un acido dicarboxflico insaturado, para formar el anhfdrido cfclico sustituido con alquenilo.

Los compuestos que se pueden usar como material de partida en el proceso de acuerdo con la presente invención son hidrocarburos oleffnicamente insaturados que tienen una longitud de cadena de 6 a 28 atomos de carbono. El hidrocarburo oleffnicamente insaturado tambien puede ser una mezcla de hidrocarburos oleffnicamente insaturados C6-C28. Preferiblemente, se usan hidrocarburos oleffnicamente insaturados C16-C24 o mezclas de estos. Lo mas preferiblemente, se usan hidrocarburos oleffnicamente insaturados C16 o C18 o una mezcla de hidrocarburos oleffnicamente insaturados C16 y C18.

Por lo menos el 30% en peso de estos hidrocarburos oleffnicamente insaturados son a-olefinas. Preferiblemente, por lo menos el 50%, mas preferiblemente por lo menos el 75%, aun mas preferiblemente por lo menos el 90% y lo mas preferiblemente por lo menos el 95% en peso de estos hidrocarburos oleffnicamente insaturados son a-olefinas. Las ventajas del proceso de acuerdo con la presente invención son que las olefinas obtenidas no se tienen necesariamente que purificar por destilación antes de que puedan reaccionar con un anhfdrido cfclico de un acido dicarboxflico insaturado, como anhfdrido maleico, para formar un anhfdrido cfclico alquenilsuccfnico, porque hay una coloración significativamente menor o incluso no hay coloración en absoluto... [Seguir leyendo]

1. Proceso para la preparación de un anhfdrido cfclico sustituido con alquenilo, que comprende las etapas de:

(i) someter uno o mas hidrocarburos oleffnicamente insaturados C6-C28, de los que por lo menos el 30% en peso es una a-olefina, siendo un is6mero del tipo de vinilideno por lo menos el 15%, preferiblemente por lo menos el 25% en peso de la citada a-olefina, a una etapa de isomerización del doble enlace poniendolos en contacto con un catalizador que comprende un metal alcalino depositado sobre un soporte, y

(ii) hacer reaccionar los hidrocarburos oleffnicos isomerizados C6-C28 resultantes con un anhfdrido cfclico de un acido dicarboxflico insaturado, para formar el anhfdrido cfclico sustituido con alquenilo.

2. Proceso de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el anhfdrido cfclico de un acido dicarboxflico insaturado se selecciona del grupo que consiste en anhfdrido maleico, anhfdrido itac6nico y anhfdrido citrac6nico.

3. Proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que esta presente un eliminador de radicales durante la etapa (ii) , seleccionandose el citado eliminador de radicales de compuestos hidroxflicos aromaticos y aminas aromaticas.

4. Proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el hidrocarburo oleffnicamente insaturado es un hidrocarburo oleffnicamente insaturado C14-C24, preferiblemente un hidrocarburo oleffnicamente insaturado C16-C22, lo mas preferiblemente un hidrocarburo oleffnicamente insaturado C16 o C18, o una mezcla de hidrocarburos oleffnicamente insaturados C16 y C18.

5. Proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el catalizador comprende como metal alcalino sodio o potasio, solos o combinados con un compuesto de otro metal.

6. Proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el soporte se selecciona del grupo que consiste en 6xido de aluminio, 6xido de silicio, 6xido magnesico, 6xido de silicio-6xido de aluminio, 6xido de silicio-6xido de aluminio-6xido magnesico, 6xido de titanio, 6xido de circonio, bauxita, caolines, piedra p6mez, carbono activado y tamices moleculares.

7. Proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el metal alcalino esta presente en el catalizador en una cantidad de 1-30% en peso, basado en el peso del soporte.

8. Proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el soporte de alumina es alumina gamma, preferiblemente con una superficie específica de por lo menos 100 m2/g.

9. Proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que la etapa de isomerización se realiza bajo una atm6sfera inerte y a una temperatura de entre 10 y 200º C, preferiblemente entre 20 y 60º C.

10. Proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que la etapa (i) se realiza a una temperatura de entre 150 y 300º C y en el que la relación de olefina a anhfdrido cfclico de un acido dicarboxflico insaturado es entre 0, 8-2, 0 y 1.

11. Uso de un anhfdrido cfclico sustituido con alquenilo, obtenible por el proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1-10, como aditivo de encolado del papel en la producción de papel y cart6n.

12. Proceso para la preparación de un aditivo de encolado del papel, en el que se hace reaccionar un anhfdrido cfclico de un acido dicarboxflico insaturado, preferiblemente anhfdrido maleico, con uno o mas hidrocarburos oleffnicamente insaturados internos C6-C28 y en el que los citados hidrocarburos oleffnicamente insaturados internos C6-C28 se han preparado sometiendo uno o mas hidrocarburos oleffnicamente insaturados C6-C28 de los que por lo menos el 30% en peso es una a-olefina y siendo is6mero del tipo de vinilideno por lo menos el 15%, preferiblemente por lo menos el 25% en peso de la citada a-olefina, a una etapa de isomerización en presencia de un catalizador que comprende un metal alcalino depositado sobre un soporte.

13. Proceso de acuerdo con la reivindicación 12, en el que el catalizador comprende como metal alcalino sodio o potasio, solos o combinados con un compuesto de otro metal, y el soporte se selecciona del grupo que consiste en 6xido de aluminio (gamma, eta o theta) , 6xido de silicio, 6xido magnesico, 6xido de silicio-6xido de aluminio, 6xido de silicio-6xido de aluminio-6xido magnesico, 6xido de titanio, 6xido de circonio, bauxita, caolines, piedra p6mez, carbono activado y tamices moleculares.