CATALIZADOR CON BAJA ÁREA SUPERFICIAL.

Catalizador en forma de una partícula sólida, en donde la partícula (a) tiene un área de superficie específica menor que 20 m 2 /g,

(b) comprende un compuesto de metal de transición que se selecciona de uno de los grupos 4 a 10 de la tabla periódica (IUPAC) o un compuesto de actínido o lantánido, (c) comprende un compuesto metálico que se selecciona de uno de los grupos 1 a 3 de la tabla periódica (IUPAC), y (d) comprende material sólido, en donde el material sólido (i) no comprende sitios catalíticamente activos, (ii) tiene un área de superficie específica por debajo de 500 m 2 /g, y (iii) tiene un tamaño medio de las partículas por debajo de 100 nm

Catalizador con baja área superficial [0001] La presente invención se refiere a un catalizador nuevo así como a su uso en procesos de polimerización.

En el campo de los catalizadores se están llevando a cabo grandes esfuerzos desde hace muchos años para mejorar adicionalmente los tipos de catalizadores personalizados para fines específicos. Por ejemplo, en procesos de polimerización, se usan ampliamente catalizadores Ziegler-Natta que tienen muchas ventajas. Habitualmente dichos catalizadores Ziegler-Natta se sustentan de forma típica sobre materiales portadores, tales como materiales de soporte porosos orgánicos e inorgánicos, tales como sílice, MgCl2 o materiales poliméricos porosos. No obstante, dichos tipos de catalizadores sustentados sobre material de soporte o portador, poroso, externo, presentan, con bastante frecuencia, el inconveniente de que en procesos de polimerización de copolímeros de propileno con un alto contenido de comonómeros, se producen problemas no deseados de adherencia en los recipientes de los reactores así como en las líneas de transferencia. Por otra parte, la morfología de dichos sistemas catalizadores depende considerablemente de la morfología del material portador y, por lo tanto, esto deriva adicionalmente en polímeros con una densidad aparente bastante baja, lo cual es perjudicial teniendo en cuenta los altos rendimientos.

En el documento WO 2005/113613, se sugiere usar un catalizador según se describe en el documento WO 03/000754 en la fabricación de copolímeros de propileno heterofásicos. El catalizador utilizado permite incrementar el rendimiento puesto que se puede aumentar la densidad aparente del producto polimerizado. El catalizador está caracterizado en particular por un área superficial bastante baja. No obstante, dichos tipos de catalizadores resultan inadecuados en procesos en los que se incorporen cantidades elevadas de comonómeros al polímero. En particular, no se puede reducir satisfactoriamente la adherencia antes mencionada.

El documento WO 2007/077027 proporciona también partículas de catalizadores con un área superficial bastante baja aunque caracterizadas adicionalmente por inclusiones, es decir, áreas dentro de las partículas sin ninguna actividad catalítica. Dichos tipos de catalizador constituyen un avance en comparación con los catalizadores conocidos en la técnica y según se describe en el documento WO 03/000754. Por ejemplo, dichos tipos de catalizadores permiten producir polímeros de propileno con una cierta cantidad de comonómeros. No obstante, no se ha reconocido este hecho importante ni se ha reconocido que una mejora adicional de dicho tipo de catalizadores podría traer el avance definitivo en la fabricación de copolímeros de propileno con un alto contenido de comonómeros.

Por consiguiente, el objetivo de la presente invención es proporcionar un catalizador que permita producir copolímeros de propileno, en particular copolímeros de propileno heterofásicos o copolímeros de propileno aleatorios, con un alto contenido de comonómeros, es decir, incluso mayor que el 35% en peso, superando los problemas conocidos de adherencia en los recipientes de los reactores así como en las líneas de transferencia. De este modo, es otro objetivo de la presente invención reducir el riesgo de contaminación de los reactores. Por otra parte, debería garantizarse una producción elevada.

El hallazgo de la presente invención consiste en proporcionar un catalizador en forma de una partícula sólida con baja área superficial, en donde dicha partícula comprende material sólido de área superficial por debajo de 500 m2/g y un tamaño de partícula reducido.

Por consiguiente, la presente invención se refiere a un catalizador en forma de una partícula sólida, en donde la partícula

(a) tiene una superficie específica menor que 20 m2/g,

(b) comprende un compuesto de metal de transición que se selecciona de uno de los grupos 4 a 10 de la tabla periódica (IUPAC) o un compuesto de actínido o lantánido,

(c) comprende un compuesto metálico que se selecciona de uno de los grupos 1 a 3 de la tabla periódica (IUPAC) , y

(d) comprende material sólido, en donde el material sólido

(i) no comprende sitios catalíticamente activos,

(ii) tiene un área de superficie específica por debajo de 500 m2/g, y

(iii) tiene un tamaño medio de las partículas por debajo de 200 nm.

Se puede decir también que la partícula sólida comprende material sólido que está exento de compuestos de metales de transición que se seleccionan de uno de los grupos 4 a 10 de la tabla periódica (IUPAC) y exento de compuestos de actínido o lantánido.

En una realización alternativa, el catalizador se define por ser una partícula sólida, en donde la partícula sólida

(a) tiene un área superficial medida menor que 20 m2/g,

(b) comprende

(i) un compuesto de metal de transición que se selecciona de uno de los grupos 4 a 10 de la tabla periódica (IUPAC) o un compuesto de actínido o lantánido, y

(ii) un compuesto metálico que se selecciona de uno de los grupos 1 a 3 de la tabla periódica (IUPAC) , en donde (por lo menos) el compuesto de metal de transición (o el compuesto de actínido o lantánido) (i) con el compuesto metálico (ii) constituye los sitios activos de dicha partícula, y

(c) comprende un material sólido, en donde el material sólido

(i) no comprende sitios catalíticamente activos,

(ii) tiene un área superficial específica por debajo de 500 m2/g, y

(iii) tiene un tamaño medio de las partículas por debajo de 200 nm.

Se puede decir también que la partícula sólida comprende un material sólido que está exento de compuesto de metales de transición que se seleccionan de uno de los grupos 4 a 10 de la tabla periódica (IUPAC) y exento de compuestos de actínido y lantánido.

Sorprendentemente, se ha observado que, con el catalizador antes definido, se pueden obtener copolímeros de propileno con un alto contenido de comonómeros sin provocar ningún problema de adherencia durante la fabricación. Además, la producción del material producido es mayor debido al aumento de la densidad aparente de los polímeros producidos. Como puede interpretarse, por ejemplo, a partir de la figura 1, con el nuevo catalizador, se pueden producir copolímeros de propileno heterofásicos con solubles en xileno bastante por encima del 40% en peso y que, sin embargo, presentan unas excelentes propiedades de fluxibilidad. La partícula de catalizador se caracteriza en particular por un área superficial muy baja que indica que la superficie de la partícula del catalizador está esencialmente exenta de poros que penetran en el interior de las partículas. Por otro lado, la partícula del catalizador comprende material sólido que, sin embargo, provoca áreas dentro de la partícula sin ninguna actividad catalítica. Debido al “efecto de duplicación”, con el nuevo catalizador, se puede producir, entre otros, un copolímero de propileno heterofásico, en donde dicho copolímero se caracteriza por una matriz polimérica que tiene una estructura de poros internos, la cual sin embargo no se extiende hacia la superficie de la matriz. En otras palabras, la matriz de un copolímero de propileno heterofásico de este tipo tiene poros o cavidades internos que no presentan ninguna conexión con la superficie de la matriz. Estos poros o cavidades internos pueden acumular el copolímero de propileno elastomérico producido en una fase de polimerización, cuando se produce polímero heterofásico. En un proceso de polimerización de múltiples fases, esta habitualmente es la segunda fase. De este modo, el material elastomérico se concentra principalmente en el interior de la matriz. No obstante, el material elastomérico es el causante principal de los problemas de adherencia en dicho tipo de procesos, cuando se usan catalizadores sustentados normales, pudiéndose evitar ahora dicho problema. En una realización especial y preferida, el material sólido se distribuye uniformemente dentro de la partícula sólida y, debido al efecto de duplicación, también es posible distribuir muy uniformemente, dentro de la matriz polimérica de propileno, el copolímero de propileno elastomérico. Esto permite evitar la... [Seguir leyendo]

1. Catalizador en forma de una partícula sólida, en donde la partícula

(a) tiene un área de superficie específica menor que 20 m2/g,

(b) comprende un compuesto de metal de transición que se selecciona de uno de los grupos 4 a 10 de la tabla periódica (IUPAC) o un compuesto de actínido o lantánido,

(c) comprende un compuesto metálico que se selecciona de uno de los grupos 1 a 3 de la tabla periódica (IUPAC) , y

(d) comprende material sólido, en donde el material sólido

(i) no comprende sitios catalíticamente activos,

(ii) tiene un área de superficie específica por debajo de 500 m2/g, y

(iii) tiene un tamaño medio de las partículas por debajo de 100 nm.

2. Catalizador según la reivindicación 1, en donde el material sólido no comprende

(a) compuestos de metales de transición que se seleccionan de uno de los grupos 4 a 10 de la tabla periódica (IUPAC) y

(b) compuestos de actínido o lantánido.

3. Catalizador según la reivindicación 1 ó 2, en donde el material sólido se selecciona de materiales inorgánicos, materiales orgánicos, preferentemente polímeros, o cualquier combinación de los mismos.

4. Catalizador según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el material sólido es esférico.

5. Catalizador según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el material sólido tiene un tamaño medio de las partículas no mayor que 85 nm, preferentemente no mayor que 75 nm.

6. Catalizador según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el material sólido tiene un área superficial específica por debajo de 440 m2/g, preferentemente por debajo de 300 m2/g.

7. Catalizador según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la partícula sólida comprende hasta un 30% en peso, preferentemente no más de un 10% en peso, de material sólido.

8. Catalizador según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el material sólido está distribuido uniformemente dentro de la partícula sólida.

9. Catalizador según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la partícula sólida tiene un área superficial específica menor que 10 m2/g.

10. Catalizador según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la partícula sólida tiene un volumen de poros menor que 1, 0 ml/g.

11. Catalizador según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la partícula sólida es esférica.

12. Catalizador según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la partícula sólida tiene un tamaño medio de las partículas por debajo de 80 !m.

13. Catalizador según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la partícula sólida comprende un compuesto interno dador de electrones.

14. Catalizador según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la partícula sólida comprende un compuesto de fórmula (I)

AIR3-nXn (I)

en donde R representa un grupo alquilo o alcoxi de cadena lineal o ramificado que tiene entre 1 y 20 átomos de carbono, X representa halógeno, y n representa 0, 1, 2 ó 3.

15. Catalizador según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el catalizador es un catalizador de tipo Ziegler-Natta.

16. Catalizador según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde las partículas sólidas se pueden obtener por un proceso que comprende las etapas de:

(a) hacer entrar en contacto por lo menos un compuesto de los grupos 1 a 3 de la tabla periódica con por lo menos un compuesto seleccionado de un compuesto de metal de transición de los grupos 4 a 10 de la tabla periódica o un compuesto de un actínido o lantánido para formar un producto de reacción en presencia de un disolvente, lo cual conduce a la formación de un sistema bifásico líquido/líquido que comprende una fase de catalizador y una fase de disolvente,

(b) separar las dos fases y adicionar el material sólido que no comprende sitios catalíticamente activos a la fase de catalizador,

(c) formar una mezcla finamente dispersada de dicho agente y dicha fase de catalizador,

(d) adicionar la fase de disolvente a la mezcla finamente dispersada,

(e) formar una emulsión de la mezcla finamente dispersada, en la fase de disolvente, en donde la fase de disolvente representa la fase continua y la mezcla finamente dispersada constituye la fase dispersa, y

(f) solidificar la fase dispersa.

17. Catalizador según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 15, en donde las partículas sólidas se pueden obtener por un proceso que comprende las etapas de:

(a) hacer entrar en contacto, en presencia del material sólido que no comprende sitios catalíticamente activos, por lo menos un compuesto de los grupos 1 a 3 de la tabla periódica con por lo menos un compuesto seleccionado de un compuesto de metal de transición de los grupos 4 a 10 de la tabla periódica o un compuesto de un actínido o lantánido, para formar un producto de reacción en presencia de un disolvente, lo cual conduce a la formación de un sistema bifásico líquido/líquido que comprende una fase de catalizador y una fase de disolvente,

(b) formar una emulsión que comprende una fase de catalizador que comprende dicho agente y una fase de disolvente, en donde la fase de disolvente representa la fase continua y la fase de catalizador constituye la fase dispersa, y

(c) solidificar la fase dispersa.

18. Sistema catalizador que comprende

(a) una partícula de catalizador según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores y

(b) co-catalizador (es) y/o dador (es) externo (s) y/u opcionalmente activador (es) .

19. Uso de un catalizador según se define en una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 17 ó un sistema catalizador según la reivindicación 18 en un proceso de polimerización de polipropileno, en particular, copolímero de propileno heterofásico o copolímero de propileno aleatorio.