Un catalizador de policondensación para producir poliéster mediante una reacción de esterificación o una reacción de transesterificación entre un ácido dicarboxílico,

o un derivado formador de éster del mismo, y un glicol, comprendiendo el catalizador de policondensación partículas de una base sólida que tienen sobre sus superficies una capa de recubrimiento de ácido titánico en una cantidad de 0, 1 a 50 partes en peso, en términos de TiO2 por 100 partes en peso de la base sólida, y en el que la base sólida es hidróxido de magnesio o hidrotalcita.

Catalizador de policondensación para producción de poliéster y producción de poliéster

Campo técnico

La presente invención se refiere a catalizadores de policondensación para producir poliéster y a métodos de producción de poliéster usando dichos catalizadores de policondensación.

Técnica anterior

Los poliésteres tipificados por polietilentereftalato, polibutilentereftalato y polietilennaftalato tienen propiedades mecánicas y propiedades químicas superiores y se usan en una amplia diversidad de campos, incluyendo fibras para ropas y materiales industriales, películas o láminas para materiales de envasado o cintas magnéticas, frascos, que son artículos moldeados huecos, carcasas de aparatos eléctricos o electrónicos, y otros tipos de artículos o componentes moldeados.

Ciertos poliésteres representativos, en concreto poliésteres compuestos de componentes de ácido dicarboxílico aromático y componentes de alquilenglicol como constituyentes principales, tales como polietilentereftalato, se producen preparando en primer lugar bis (2-hidroxietil) tereftalato (BHET) y un oligómero que contiene el mismo mediante una reacción de esterificación entre ácido tereftálico y etilenglicol o transesterificación de dimetiltereftalato y etilenglicol, y después sometiéndolos a policondensación en estado fundido al vacío a altas temperaturas en presencia de un catalizador de policondensación.

Como dicho catalizador de policondensación para producir poliéster, el trióxido de antimonio hasta ahora se ha usado ampliamente como se desvela en el documento JP 46-3395 B. El trióxido de antimonio es un catalizador que es barato y tiene actividades catalíticas excelentes, sin embargo tiene algunos problemas. Por ejemplo, se forma antimonio metálico mientras se usa en policondensación, haciendo de esta manera que el poliéster resultante se oscurezca, o el poliéster resultante esté contaminado con sustancias extrañas. Además, el trióxido de antimonio es inherentemente venenoso. En los últimos años, por lo tanto, se ha esperado el desarrollo de catalizadores sin antimonio.

Por ejemplo, un catalizador compuesto de un compuesto de germanio se conoce como un catalizador que tiene una actividad catalítica excelente y que puede proporcionar un poliéster de excelente tonalidad y estabilidad térmica. Este catalizador, sin embargo, es problemático en tanto que es muy caro y que el contenido de catalizador en un sistema de reacción cambia con el tiempo, y se hace difícil controlar la polimerización, porque el catalizador se retira por destilación fácilmente del sistema de reacción durante la polimerización.

Por otro lado, como se desvela en los documentos JP 46-3395 B y JP 49-57092 A, ya se sabe que los compuestos de titanio tales como titanato de glicol y alcóxido de titanio pueden usarse también como un catalizador de policondensación para producir poliéster por transesterificación de dimetiltereftalato y etilenglicol. Por ejemplo, de acuerdo con la patente de Estados Unidos Nº 5596069, se conocen los catalizadores de policondensación que comprenden tetraalcoxi titanato. Sin embargo, tienen problemas en tanto que el poliéster resultante es susceptible de colorearse debido a degradación térmica durante el moldeo en estado fundido del mismo.

En los últimos años, se han propuesto muchos métodos para producir poliéster de alta calidad con una alta productividad usando un compuesto de titanio como un catalizador de policondensación. Por ejemplo, como se desvela en los documentos JP 2001-064377 A y JP 2001-114885 A, un compuesto de titanio sólido obtenido preparando en primer lugar un hidróxido de titanio por hidrólisis de haluro de titanio o alcóxido de titanio y después deshidratando y secando el hidróxido calentándolo a una temperatura de 30 a 350 ºC se ha propuesto como un catalizador de policondensación.

Algunos de los catalizadores de policondensación conocidos hasta ahora compuestos de ácido titánico, incluyendo los compuestos de titanio mencionados anteriormente, tienen altas actividades de polimerización por peso unitario de metal. Sin embargo, en muchos casos, hay una tendencia a que dicho catalizador presente una actividad de polimerización alta, pero el poliéster resultante es susceptible de colorearse debido a degradación térmica durante su moldeo en estado fundido. También hay una tendencia a que el poliéster resultante tenga una mala transparencia.

Descripción de la invención

Los presentes inventores han estudiado intensivamente para resolver los problemas mencionados anteriormente implicados en los catalizadores de policondensación convencionales para producir poliéster. Como resultado, han alcanzado la presente invención descubriendo que, cuando se forma una capa de recubrimiento de ácido titánico sobre la superficie de partículas básicas de hidróxido de magnesio o hidrotalcita, y dicho producto se usa como un catalizador de policondensación para producir poliéster, la descomposición del poliéster se controla durante la producción del poliéster y se forma un poliéster de alto peso molecular con una alta actividad de polimerización, y el poliéster apenas sufre coloración debido a degradación térmica durante su moldeo en estado fundido.

Por lo tanto, un objeto de la invención es proporcionar un nuevo catalizador de policondensación para producir poliéster que presente altas actividades catalíticas y proporcione un poliéster con excelente tonalidad o tono de color y transparencia, incluso en ausencia de antimonio. También es un objeto de la invención proporcionar un método para producir poliéster usando dicho catalizador de policondensación.

La invención proporciona un catalizador de policondensación para producir poliéster mediante una reacción de esterificación o una reacción de transesterificación entre un ácido dicarboxílico, o un derivado formador de éster del mismo, y glicol, comprendiendo el catalizador de policondensación partículas de base sólida que tienen sobre sus superficies una capa de recubrimiento de ácido titánico en una cantidad de 0, 1 a 50 partes en peso, en términos de TiO2 por 100 partes de la base sólida, y en las que la base sólida es hidróxido de magnesio o hidrotalcita.

El catalizador de policondensación puede obtenerse por un método que comprende añadir una solución acuosa de haluro de titanio y una solución acuosa alcalina a una suspensión acuosa de partículas de la base sólida a una temperatura de 25 a 40 ºC de manera que la suspensión acuosa tenga un pH de 5 a 12, formando de esta manera un recubrimiento superficial que comprende ácido titánico sobre la superficie de las partículas de la base sólida, secar las partículas de la base sólida con el recubrimiento superficial y pulverizar las partículas.

La invención proporciona adicionalmente un catalizador de policondensación para producir poliéster mediante una reacción de esterificación o una reacción de transesterificación entre un ácido dicarboxílico, o un derivado formador de éster del mismo, y un glicol, comprendiendo el catalizador de policondensación partículas de una base sólida que tienen sobre sus superficies una capa de recubrimiento interna de un óxido de al menos un elemento seleccionado entre silicio, aluminio y zirconio o un óxido compuesto de al menos dos elementos seleccionados entre silicio, aluminio y zirconio en una cantidad de 1 a 20 partes en peso por 100 partes en peso de la base sólida, y una capa de recubrimiento externa de ácido titánico en una cantidad de 0, 1 a 50 partes en peso, en términos de TiO2 por 100 partes en peso de la base sólida, y en el que la base sólida es hidróxido de magnesio o hidrotalcita.

Entre los catalizadores mencionados anteriormente, un catalizador que tiene una capa de recubrimiento interna de un óxido de al menos un elemento seleccionado entre silicio y aluminio o un óxido compuesto de silicio y aluminio y una capa de recubrimiento externa de ácido titánico sobre la superficie de las partículas de la base sólida puede obtenerse por un método que comprende, mientras se mantiene una suspensión acuosa de las partículas de la base sólida a una temperatura de 5 a 100 ºC, añadir a la suspensión acuosa un silicato soluble en agua en una cantidad de 1 a 20 partes en peso, en términos de SiO2 por 100 partes en peso de la base sólida y/o un aluminato soluble en agua en una cantidad de 1 a 20 partes en peso, en términos de Al2O3 por 100 partes en peso de la base sólida y un ácido, formando de esta manera una capa de recubrimiento... [Seguir leyendo]

1. Un catalizador de policondensación para producir poliéster mediante una reacción de esterificación o una reacción de transesterificación entre un ácido dicarboxílico, o un derivado formador de éster del mismo, y un glicol, comprendiendo el catalizador de policondensación partículas de una base sólida que tienen sobre sus superficies una capa de recubrimiento de ácido titánico en una cantidad de 0, 1 a 50 partes en peso, en términos de TiO2 por 100 partes en peso de la base sólida, y en el que la base sólida es hidróxido de magnesio o hidrotalcita.

2. Un catalizador de policondensación para producir poliéster mediante una reacción de esterificación o una reacción de transesterificación entre un ácido dicarboxílico, o un derivado formador de éster del mismo, y un glicol, comprendiendo el catalizador de policondensación partículas de una base sólida que tienen sobre sus superficies una capa de recubrimiento interna de un óxido de al menos un elemento seleccionado entre silicio, aluminio y zirconio, o de un óxido compuesto de al menos dos elementos seleccionados entre silicio, aluminio y zirconio, en una cantidad de 1 a 20 partes en peso por 100 partes en peso de la base sólida, y una capa de recubrimiento externa de ácido titánico en una cantidad de 0, 1 a 50 partes en peso, en términos de TiO2 por 100 partes en peso de la base sólida, y en la que la base sólida es hidróxido de magnesio o hidrotalcita.

3. Un método para producir un catalizador de policondensación de acuerdo con la reivindicación 1, método que comprende añadir una solución acuosa de haluro de titanio y una solución acuosa alcalina a una suspensión acuosa de partículas de la base sólida a una temperatura de 25 a 40 ºC de manera que el pH de la suspensión acuosa se haga de 5 a 12, de manera que se forma una capa de recubrimiento externa de ácido titánico sobre las superficies de las partículas de la base sólida, secar las partículas de la base sólida con la capa de recubrimiento externa y pulverizar las partículas.

4. Un método para producir un catalizador de policondensación de acuerdo con la reivindicación 2, método que comprende, mientras se mantiene una suspensión acuosa de las partículas de la base sólida a una temperatura de 5 a 100 ºC, añadir a la suspensión acuosa un silicato soluble en agua en una cantidad de 1 a 20 partes en peso, en términos de SiO2 por 100 partes en peso de la base sólida y/o un aluminato soluble en agua en una cantidad de 1 a 20 partes en peso, en términos de Al2O3 por 100 partes en peso de la base sólida y un ácido, para formar una capa de recubrimiento interna de un óxido de al menos un elemento seleccionado entre silicio y aluminio, o un óxido compuesto de silicio y aluminio, sobre la superficie de las partículas de la base sólida; añadir una solución acuosa de haluro de titanio y una solución acuosa alcalina a la suspensión acuosa resultante de las partículas de la base sólida a una temperatura de 25 a 40 ºC, de manera que el pH de la suspensión acuosa se haga de 5 a 12, de manera que se forme una capa de recubrimiento externa de ácido titánico sobre la capa de recubrimiento interna; y secar y pulverizar las partículas de la base sólida con las capas de recubrimiento interna y externa.

5. Un método para producir un catalizador de policondensación de acuerdo con la reivindicación 2, método que comprende, mientras se mantiene una suspensión acuosa de las partículas de la base sólida a una temperatura de 5 a 100 ºC, añadir a la suspensión acuosa una sal de zirconio soluble en agua en una cantidad de 1 a 20 partes en peso, en términos de ZrO2 por 100 partes en peso de la base sólida, y un álcali, para formar una capa de recubrimiento interna de un óxido de zirconio sobre las superficies de las partículas de la base sólida; añadir una solución acuosa del haluro de titanio y una solución acuosa alcalina a la suspensión acuosa resultante de las partículas de la base sólida a una temperatura de 25 a 40 ºC, de manera que el pH de la suspensión acuosa se haga de 5 a 12, de manera que se forme una capa de recubrimiento externa del ácido titánico sobre la capa de recubrimiento interna; y secar y pulverizar las partículas de la base sólida con las capas de recubrimiento interna y externa.

6. Un método para producir un catalizador de policondensación de acuerdo con la reivindicación 2, método que comprende, mientras se mantiene una suspensión acuosa de las partículas de la base sólida a una temperatura de 5 a 100 ºC, añadir a la suspensión acuosa una sal de zirconio soluble en agua en una cantidad de 1 a 20 partes en peso por 100 partes en peso de la base sólida y un silicato soluble en agua en una cantidad de 1 a 20 partes en peso, en términos de SiO2 por 100 partes en peso de la base sólida y/o aluminato acuoso en una cantidad de 1 a 20 partes en peso, en términos de Al2O3 por 100 partes en peso de la base sólida para formar una capa de recubrimiento interna de un óxido compuesto de zirconio y, al menos, un elemento seleccionado entre silicio y aluminio sobre las superficies de las partículas de la base sólida; añadir una solución acuosa de haluro de titanio y una solución acuosa alcalina a la suspensión acuosa resultante de las partículas de la base sólida a una temperatura de 25 a 40 ºC, de manera que el pH de la suspensión acuosa sea de 5 a 12, de manera que se forme una capa de recubrimiento externa de ácido titánico sobre la capa de recubrimiento interna; y secar y pulverizar las partículas de la base sólida con las capas de recubrimiento interna y externa.

7. Un método de acuerdo con la reivindicación 3, en el que la suspensión acuosa de las partículas de la base sólida que tienen sobre sus superficies una capa de recubrimiento de ácido titánico, obtenida después de completarse la adición de una solución acuosa de haluro de titanio y una solución acuosa alcalina, se filtra, se lava con agua, se seca y después se pulveriza.

8. Un método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 4 a 6, en el que la suspensión acuosa de partículas de la base sólida que tienen capas de recubrimiento interna y externa, obtenida después de completarse la adición de una solución acuosa de haluro de titanio y una solución acuosa alcalina, se filtra, se lava con agua, se seca y después se pulveriza.

9. Un método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 3 a 8, en el que el haluro de titanio es tetracloruro de titanio.

10. Un método para producir un poliéster que comprende someter un ácido dicarboxílico, o un derivado formador de

éster del mismo, y un glicol a una reacción de esterificación o una reacción de transesterificación en presencia del catalizador de policondensación de acuerdo con la reivindicación 1 o la reivindicación 2.

11. Un método para producir un poliéster que comprende preparar un oligómero que comprende bis (hidroxialquil) éster de un ácido dicarboxílico aromático mediante una reacción de esterificación o una reacción de transesterificación del ácido dicarboxílico aromático, o un derivado formador de éster del mismo, y un alquilenglicol, y después policondensar en estado fundido el oligómero a un alto vacío, a una alta temperatura, en presencia del catalizador de policondensación de acuerdo con la reivindicación 1 o la reivindicación 2.