Una composición de concentrado sólida, que comprende: a) al menos un copolímero de estireno y acrílico epoxi-funcional;

y b1) al menos una resina no reactiva, resina b1) que se selecciona del grupo que consiste en polietileno, copolímeros de polietileno y norborneno, polipropileno, polibutileno, polimetil-penteno, copolímeros de polietileno y acetato de vinilo, polimetacrilatos, poliacrilatos, poli(cloruro de vinilo), polietileno clorado, poli(cloruro de vinilideno) y copolímeros de polietileno y acrilato, o en donde dicha al menos una resina no reactiva b1) es un copolímero de poliestireno y metacrilato de metilo

Composición de concentrado sólida para la extensión de la cadena polimérica

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

La presente invención se refiere, en general, a concentrados empleados en la formación de polímeros de crecimiento escalonado, en particular, a un concentrado para la extensión de la cadena para polímeros de crecimiento escalonado.

Muchos polímeros de crecimiento escalonado, incluidos poliésteres, poliamidas, policarbonatos y poliuretanos, se utilizan ampliamente para fabricar productos de plástico tales como películas, botellas, láminas y otros productos moldeados extrudidos. Las propiedades mecánicas y físicas de estos polímeros dependen grandemente de sus pesos moleculares.

En un ciclo de la vida, estos materiales pueden experimentar un proceso de síntesis, seguido de una etapa de extrusión y una etapa de procesamiento final que puede ser otra operación de extrusión en mezcla, seguido de termoconformación, moldeo por soplado o hilatura de fibras, o pueden ser moldeados por inyección en el estado fundido, produciéndose todas estas etapas bajo condiciones de temperatura elevada. Además, en los últimos años se ha dirigido una atención creciente a métodos mejorados de reciclar los artículos hechos de estos polímeros, con miras a una conservación de las fuentes y la protección del medio ambiente. Las etapas del procesamiento implicadas en la producción y reciclaje de estos polímeros implican también temperaturas elevadas.

En cada una de estas etapas a temperatura elevada, particularmente durante los procesos de mezcla/procesamiento y recuperación/reciclaje, se produce un cierto grado de degradación del peso molecular del polímero. Esta degradación del peso molecular puede producirse a través de hidrólisis a alta temperatura, alcoholisis u otros mecanismos de despolimerización bien conocidos para estos policondensados. Es sabido que la degradación del peso molecular afecta negativamente a las propiedades mecánicas, térmicas y reológicas de materiales, evitando así que sean utilizados en aplicaciones exigentes o que sean reciclados en grandes proporciones a sus aplicaciones originales. Hoy en día, policondensados reciclados o reprocesados con un peso molecular deteriorado solamente pueden utilizarse en muy bajas proporciones en aplicaciones exigentes, o en mayores proporciones en aplicaciones menos exigentes. Por ejemplo, debido a la degradación del peso molecular, poli (tereftalato de etileno) (PET – siglas en inglés) de calidad de botella reciclado se emplea en su mayor parte exclusivamente en aplicaciones de película y otras aplicaciones de gama baja. De manera similar, policarbonato reciclado procedente de desechos de discos compactos (CD) , va en su mayor parte a aplicaciones de gama baja. Por estos motivos, las actuales tecnologías de reciclaje quedan limitadas a una estrecha gama de aplicaciones.

Hoy en día existe un número considerable de procedimientos en la técnica, empleados para minimizar la pérdida del peso molecular; y mantener o incluso aumentar el peso molecular de los policondensados para el procesamiento o reciclaje. La mayoría de estas vías emplea, en calidad de equipo de procesamiento principal, una extrusora, un reactor de policondensación en estado sólido, o ambos secuencialmente, o un equipo similar diseñado para el procesamiento de material en masa fundida o de alta viscosidad. Como una parte instrumental de cualquiera de estos procedimientos se emplean reaccionantes químicos conocidos en la técnica como “extendedores de la cadena”. Los extendedores de la cadena son, en su mayor parte, moléculas multifuncionales que durante cualquiera o la totalidad de las etapas de procesamiento descritas, se añaden en calidad de aditivos a la extrusora o al reactor con el fin de “reacoplar” cadenas de policondensados que han sido despolimerizados en cierta medida. Normalmente, el extendedor de la cadena tiene dos o más grupos químicos que son reactivos con los grupos químicos formados durante el procedimiento de degradación del peso molecular. Al hacer reaccionar la molécula extendedora de la cadena en dos o más fragmentos de policondensado, es posible reacoplarlos (al puentearlos) , disminuyendo así o incluso invirtiendo el proceso de degradación del peso molecular. En la técnica existen numerosos tipos y composiciones de extendedores de la cadena, formulaciones de policondensado y condiciones de procesamiento descritas para este fin.

Epóxidos di- o poli-funcionales, resinas epoxídicas u otros productos químicos con dos o más radicales epoxi, son un ejemplo de modificadores de la extensión de la cadena que han sido utilizados para aumentar el peso molecular de polímeros reciclados. Estos epóxidos di- o poli-funcionales se preparan, generalmente, utilizando métodos

convencionales, al hacer reaccionar una epiclorhidrina con una molécula que tenga dos o más grupos hidrógeno activos terminales. Ejemplos de extendedores de la cadena de este tipo incluyen compuestos epoxi de tipo de bisfenol, preparados mediante la reacción de bisfenol A con epiclorhidrina, compuestos epoxi de tipo novolaca, preparados al hacer reaccionar resinas novolaca con epiclorhidrina, ésteres de poliglicidilo, formados al hacer reaccionar ácidos carboxílicos con epiclorhidrina y glicidil-éteres, preparados a partir de alcoholes alifáticos y epiclorhidrina. Adicionalmente, se han utilizado diversos copolímeros acrílicos en calidad de aditivos de polímeros para mejorar la resistencia en masa fundida y la viscosidad en masa fundida de poliésteres y policarbonatos. Generalmente, estos aditivos incluyen copolímeros derivados de diversos compuestos con contenido en epoxi y olefinas tales como etileno. Sin embargo, estos extendedores de la cadena tienen un éxito limitado para resolver el problema de la degradación del peso molecular en polímeros reprocesados. Los defectos de estos extendedores de la cadena de copolímeros pueden atribuirse, al menos en parte, al hecho de que se producen por técnicas de polimerización convencionales que producen copolímeros con características físicas que limitan su capacidad para actuar en calidad de extendedores de la cadena.

Hoy en día persisten en la técnica dos problemas principales. Primero, con el fin de disponer de una extensión de la cadena eficaz en tiempos de permanencia razonables (es decir, buena productividad en un equipo de tamaño dado) ya sea en los sistemas de reactor por extrusión o en estado sólido, la mayoría de los extendedores de la cadena conocidos requieren el uso de un material de policondensado pre-secado, el funcionamiento a alto vacío y cantidades variables de catalizador y estabilizadores para ser empleados durante el procesamiento. Sin estos rasgos, el grado de aumento del peso molecular queda limitado, y el producto resultante muestra un menor peso molecular y menos de las propiedades deseadas.

En segundo lugar, dado que aumenta la funcionalidad del extendedor de la cadena, también lo hace el número de cadenas de policondensado que pueden acoplarse sobre cada una de las moléculas del extendedor de la cadena y, así, su eficacia en re-construir el peso molecular. Sin embargo, es fácil ver que, dado que aumenta la funcionalidad de estos extendedores de la cadena, así lo hace el grado de ramificación del producto resultante y el potencial para el comienzo de la gelificación. Personas expertas en la técnica entienden los fuertes efectos negativos que tiene una amplia ramificación sobre el grado de cristalinidad y, así, sobre las propiedades mecánicas de un policondensado semi-cristalino, así como las implicaciones negativas de la presencia de cantidades variables de gel en cualquier producto. Como resultado de estos efectos negativos, existe un límite para la funcionalidad máxima que puede ser empleado con estos extendedores de la cadena. Dado entonces que está limitada la funcionalidad máxima, una extensión eficaz de la cadena requiere actualmente concentraciones relativamente altas de extendedores de la cadena de funcionalidad menor (< 4 grupos funcionales/cadena) .

Los costos relativamente elevados asociados con estas dos limitaciones de la técnica actual hacen no rentable al re-procesamiento o reciclaje de estos policondensados.

Un tipo de extendedor de la cadena que ha sido eficaz en superar los problemas con los que se topa la técnica anterior son los basados en copolímeros de estireno y acrílicos epoxi-funcionales, producidos a partir de monómeros de al menos un monómero acrílico epoxi-funcional y al menos un monómero estirénico y/o de acrilato no funcional. Extendedores de la cadena... [Seguir leyendo]

1. Una composición de concentrado sólida, que comprende:

a) al menos un copolímero de estireno y acrílico epoxi-funcional; y b1) al menos una resina no reactiva, resina b1) que se selecciona del grupo que consiste en polietileno, copolímeros de polietileno y norborneno, polipropileno, polibutileno, polimetil-penteno, copolímeros de polietileno y acetato de vinilo, polimetacrilatos, poliacrilatos, poli (cloruro de vinilo) , polietileno clorado, poli (cloruro de vinilideno) y copolímeros de polietileno y acrilato, o en donde dicha al menos una resina no reactiva b1) es un copolímero de poliestireno y metacrilato de metilo.

2. Una composición de concentrado sólida, que comprende:

a) al menos un copolímero de estireno y acrílico epoxi-funcional; y b2) al menos una resina de soporte epoxi-funcional co-reactiva, resina b2) que se selecciona del grupo que consiste en polietileno-acrilato de metilo-metacrilato de glicidilo, polietileno-co-acrilato de butilo-co-metacrilato de glicidilo y caucho natural epoxidado.

3. La composición de concentrado sólida de la reivindicaciones 1 y 2, en donde el monómero acrílico epoxifuncional para dicho al menos un copolímero de estireno y acrílico epoxi-funcional se selecciona del grupo que consiste en acrilatos y metacrilatos, y en donde el monómero estirénico para dicho al menos un copolímero de estireno y acrílico epoxi-funcional se selecciona del grupo que consiste en estireno, alfa-metil-estireno, viniltolueno, p-metil-estireno, t-butil-estireno, o-cloroestireno, vinil-piridina y mezclas de los mismos.

4. La composición de concentrado sólida de la reivindicación 2, en donde dicha al menos una resina de soporte epoxi-funcional co-reactiva es polietileno-acrilato de metilo-metacrilato de glicidilo o polietileno-co-acrilato de butilo-co-metacrilato de glicidilo.

5. Un artículo polimérico que comprende la composición de la reivindicación 1.

6. Un artículo polimérico que comprende la composición de la reivindicación 2.

7. El artículo polimérico de las reivindicaciones 5 y 6, en donde dicho artículo polimérico se encuentra en una forma seleccionada del grupo que consiste en una película, lámina, botella, fibra y artículo multidimensional moldeado.

8. Un método para preparar un polímero, que comprende la etapa de mezclar en masa fundida una composición de concentrado sólida que comprende:

a) al menos un copolímero de estireno y acrílico epoxi-funcional; y b1) al menos una resina no reactiva, o que comprende: a) al menos un copolímero de estireno y acrílico epoxi-funcional; y b2) al menos una resina de soporte epoxi-funcional co-reactiva, resina b2) que se selecciona del grupo que consiste en copolímeros y terpolímeros de metacrilato de glicidilo y caucho natural epoxidado, con al menos un polímero que tiene al menos un grupo funcional oxirano.

9. El método de la reivindicación 8, en el que el monómero acrílico epoxi-funcional para dicho al menos un copolímero de estireno y acrílico epoxi-funcional se selecciona del grupo que consiste en acrilatos y metacrilatos, y en el que el monómero estirénico para dicho al menos un copolímero de estireno y acrílico se selecciona del grupo que consiste en estireno, alfa-metil-estireno, vinil-tolueno, p-metil-estireno, t-butil-estireno, o-cloroestireno, vinilpiridina y mezclas de los mismos.

10. El método de la reivindicación 8, en el que dicha resina no reactiva se selecciona del grupo que consiste en polietileno, copolímeros de polietileno y norborneno, polipropileno, polibutileno, polimetil-penteno, copolímeros de polietileno y acetato de vinilo, poliestireno, copolímeros de bloques de poliestireno, polimetacrilatos, poliacrilatos, poli (cloruro de vinilo) , polietileno clorado, poli (cloruro de vinilideno) y copolímeros de polietileno y acrilato.

11. El método de la reivindicación 8, en el que dicha resina de soporte no reactiva es un copolímero de 8

poliestireno-metacrilato de metilo.

12. El método de la reivindicación 8, en el que dicha resina epoxi-funcional co-reactiva se selecciona del grupo que consiste en copolímeros y terpolímeros de metacrilato de glicidilo y caucho natural epoxidado.

.

13. El método de la reivindicación 8, en el que dicha resina epoxi-funcional co-reactiva es polietileno-acrilato de metilo-metacrilato de glicidilo.

14. El método de la reivindicación 8, en el que dicho al menos un polímero se selecciona del grupo que consiste 10 en un polímero de crecimiento escalonado y un polímero de adición.

15. El método de la reivindicación 14, en el que dicho polímero de crecimiento escalonado se selecciona del grupo que consiste en poliamidas, poliésteres y policarbonatos.

16. El método de la reivindicación 14, en el que dicho polímero de adición se selecciona del grupo que consiste en poliuretanos, poliestireno-co-anhídrido maleico y polietileno-co-ácido acrílico.