Composición orgánica que presenta unas características de gran estabilidad térmica,

de resistencia al fuego, de multifuncionalidad tribológica, de biodegradabilidad, de no toxicidad y de ecotoxicidad, de resistencia a la oxidación y a la hidrólisis con un alto poder tensioactivo, unas excelentes propiedades reológicas, eléctricas, que se caracteriza porque comprende al menos:

a) policarbonatos de glicerol representados por la fórmula general:

en la cual "m" es al menos igual a 2, y toma un valor comprendido entre 2 y 100;

b) poligliceroles que responden a las fórmulas generales

en la cual "n" y "p" son al menos igual a 2, tomando cada uno un valor comprendido entre 2 y 150;

c) copolímeros [carbonato de (a-hidroximetil) oxietileno (a-hidroximetil) etileno] representados por las fórmulas generales:

en la cual "x" es al menos igual a 2 y toma un valor comprendido entre 2 y 100, "y" es al menos igual a 2 y toma un valor comprendido entre 2 y 100 y "q" es al menos igual a 2 y toma un valor comprendido entre 2 y 100.

d) eventualmente copolímeros [carbonato de (a-alquil) oxietileno/ (a-alquil) etileno] representados por la fórmula general:

en la cual "z" es al menos igual a 2 y toma un valor comprendido entre 2 y 100, "w" es al menos igual a 2 y toma un valor comprendido entre 2 y 100 y "s" es al menos igual a 2 y toma un valor comprendido entre 2 y 100, mientras que R es H o una cadena hidrocarbonada de C1 a C4;

e) eventualmente copolímeros [ (a-alquil) oxietileno/ (a-hidroxialquil) oxietileno] representados por la fórmula general:

en la cual "a" es al menos igual a 2 y toma un valor comprendido entre 2 y 100, "b" es al menos igual a 2 y toma un valor comprendido entre 2 y 100 y "u" es al menos igual a 2 y toma un valor comprendido entre 2 y 100, mientras que R es H o una cadena hidrocarbonada de C1 a C4 y R' es una cadena hidrocarbonada hidroxilada de C1 a C4.

Policarbonato de glicerol, composiciones orgánicas que lo contienen y procedimiento de obtención de dichas composiciones Campo de la invención La invención se refiere a una composición orgánica compuesta, al menos en parte, de policarbonatos de glicerol.

La invención se refiere al policarbonato de glicerol extraído de la composición orgánica.

La invención se refiere también a la composición orgánica que comprende policarbonatos de glicerol, mezclados con los poligliceroles, los copolímeros [carbonato de (a-hidroximetil) oxietileno/ (a-hidroximetil) etileno], eventualmente con los copolímeros [carbonato de (a-alquil) oxietileno/ (a-alquil) etileno], eventualmente con los copolímeros [ (a-alquil) oxietileno/ (a-hidroxialquil) oxietileno], del carbonato de glicerol y/o de otros carbonatos orgánicos, del glicerol y/o de otros compuestos, coproducidos y/o residuos.

La invención se refiere igualmente a un procedimiento de producción de la composición orgánica mediante una polimerización catalítica en un medio de reacción heterogéneo que comprende una fase líquida orgánica constituida por al menos un compuesto donante de funciones hidroxilo y al menos por un compuesto donante de funciones carbonatos, una fase sólida que puede estar o no solubilizada, formada por un catalizador que contiene unos sitios activos en el sentido de Lewis o de Bronsted y una fase gaseosa ambiental formada por gas producido in situ.

La invención se refiere también a un procedimiento de extracción separativa de cada constituyente de la composición orgánica, y en particular, a la extracción de policarbonatos de glicerol o de poliglicerol o de los copolímeros [carbonato de (a-hidroximetil) oxietileno/ (a-hidroximetil) etileno] o de los copolímeros [carbonato de (a-alquil) oxietileno/ (a-alquil) etileno], o de los copolímeros [ (a-alquil) oxietileno/ (a-hidroxialquil) oxietileno].

La invención se refiere finalmente a la utilización y la aplicación en numerosos ámbito de la composición orgánica o de cada uno de sus constituyentes extraídos, en razón de las numerosas características específicas tales como la multifuncionalidad tribológica, la ausencia de toxicidad humana y animal y de ecotoxicidad, la biodegradabilidad, la estabilidad térmica, la resistencia a la oxidación y a la hidrólisis, un alto poder tensioactivo, propiedades reoológicas, conductividades eléctricas, sus caracteres hidrófilos e hidrosolubles... Sin ser exhaustivo, pueden citarse ámbitos tales como los lubricantes y los aditivos lubricantes de automóviles e industriales, más particularmente aquellos destinados al trabajo de los metales o al mecanizado, a los fluidos hidráulicos, más particularmente aquellos resistentes al fuego, como aditivos, agentes de desmoldeo, productos para el tratamiento de la madera, así como aditivos para lodos de sondeo, perforación, detergencia, aditivos tensioactivos, espesantes y dispersantes, en farmacia, en cosmética, en la alimentación... y finalmente como intermediarios de la síntesis química.

Estado de la técnica

Es sabido que el glicerol es un compuesto orgánico producido en gran cantidad durante las transformaciones a escala industrial, de los aceites y de las grasas de jabones, en ácidos grasos, en ésteres grasos y en particular en ésteres metílicos de ácidos grasos. Estos últimos se producen en el desarrollo de los biocombustibles.

El glicerol aparece desde entonces como una materia prima disponible e interesante por su bajo coste y sus cualidades intrínsecas.

Es por ello que se han emprendido numerosos trabajos de investigación y de desarrollo centrados en la explotación del glicerol como tal o preferiblemente en un estado transformado químicamente.

Una de las vías experimentadas y conservadas para esta transformación es aquella de la heteroclisación del glicerol, que permite transformarlo en carbonato de glicerol, con un valor añadido más fuerte dadas las aplicaciones en las que el carbonato de glicerol se revela excelente gracias a las excelentes características intrínsecas que ofrece. El carbonato de glicerol es, en efecto, un compuesto:

* bifuncional, lo que le permite jugar un papel de disolvente para numerosos compuestos orgánicos o minerales, no es tóxico y tiene un elevado punto de ebullición,

* utilizable como aditivo de estabilización de polímeros y intermediario de síntesis en las reacciones orgánicas tales como las esterificaciones, transesterificaciones, carbamoilación y otras reacciones...

* que puede ponerse en práctica en numerosos campos tales como la cosmética, la farmacia, la alimentación...

En el estado de la técnica se han propuesto varios procedimientos para realizar la heterociclación del glicerol por carbonatación, demostrando todo el interés que suscita esta heteroclisación.

Un primer documento (US 2.915.529) describe un procedimiento de síntesis de carbonato de glicerol, mediante reacción del glicerol con un carbonato orgánico, tal como el carbonato de etileno o el carbonato de propileno en catálisis homogénea, en presencia de una base alcalina, a una temperatura comprendida entre 125º C y 135º C. El medio de reacción proporciona al término de la reacción una mezcla formada por carbonato de glicerol, de etileneglicol, de la base alcalina utilizada como catalizador, de glicerol y de carbonato de etileno. Pero la extracción del carbonato de glicerol a partir de la mezcla de reacción precipitada obtenida supone un inconveniente importante, ya que esta extracción tiene una puesta en práctica delicada: necesita, en efecto, una neutralización ácida, y después una destilación en vacío en presencia de glicerol contaminado por los productos resultantes de la neutralización. Además, este procedimiento desarrollado a escala industrial presenta otro inconveniente de puesta en práctica, como fuente de carbonato para la reacción, un reactivo de alto coste: los carbonatos orgánicos. Finalmente, este procedimiento conduce exclusivamente a la producción de carbonato de glicerol.

Otro documento (EP 0739888) describe un procedimiento de producción de carbonato de glicerol a partir de glicerol y de un carbonato orgánico cíclico, haciendo reaccionar estos compuestos en un medio disolvente constituido por un carbonato orgánico o una mezcla de carbonatos orgánicos, en presencia de un catalizador sólido que comprende una resina macroporosa aniónica bicarbonatada o hidroxilada, o una ceolita de tipo X o Y tridimensional que comprende unos sitios básicos a una temperatura de al menos 110º C. En este procedimiento, los carbonatos de etileno y/o de propileno se utilizan preferentemente como carbonatos reactivos de partida, ya que conducen a una cinética de reacción más elevada, y el coproducto de la reacción de carbonatación, que es un diol, es extraído del medio de reacción a medida que se va formando.

Mediante la combinación de los medios anteriormente mencionados, en particular, la conducción de la reacción en un medio disolvente formado por carbonatos orgánicos que contienen un catalizador heterogéneo y practicando una extracción del diol formado, el procedimiento conduce a la obtención casi exclusiva de carbonato de glicerol a una concentración elevada, sin que haya una aparición en el medio de reacción de policarbonatos orgánicos.

Otro documento (FR 2.778.182) describe un procedimiento de fabricación de carbonato de glicerol por reacción catalítica de carbamoilación/carbonatación del glicerol, que consiste en hacer reaccionar la urea y el glicerol a una temperatura comprendida entre 90º C y 220º C en presencia de un catalizador constituido por al menos una sal metálica que contiene unos sitios ácidos de Lewis.

Esta reacción se produce según el siguiente mecanismo en dos etapas:

Urea + glicerol - carbamato de glicerol + amoniaco (1)

carbamato de glicerol - carbonato de glicerol + amoniaco (2)

La reacción, según las dos etapas anteriormente mencionadas, se realiza preferentemente al vacío, en particular a una presión comprendida entre 3.103 Pascal y 2.104 Pascal, con el fin de desplazar el equilibrio de reacción a favor de la eliminación del amoniaco gaseoso generado.

El catalizador puesto en práctica en el procedimiento descrito se elige del grupo constituido por sulfatos metálicos tales como el sulfato de cinc, el sulfato de manganeso, el sulfato de magnesio, el sulfato de níquel, el sulfato de hierro, el sulfato de cobalto, sulfato de sodio, que presentan sitios ácidos de Lewis,... [Seguir leyendo]

1. Composición orgánica que presenta unas características de gran estabilidad térmica, de resistencia al fuego, de multifuncionalidad tribológica, de biodegradabilidad, de no toxicidad y de ecotoxicidad, de resistencia a la oxidación y a la hidrólisis con un alto poder tensioactivo, unas excelentes propiedades reológicas, eléctricas, que se caracteriza porque comprende al menos:

a) policarbonatos de glicerol representados por la fórmula general:

en la cual "m" es al menos igual a 2, y toma un valor comprendido entre 2 y 100; b) poligliceroles que responden a las fórmulas generales

en la cual "n" y "p" son al menos igual a 2, tomando cada uno un valor comprendido entre 2 y 150;

c) copolímeros [carbonato de (a-hidroximetil) oxietileno (a-hidroximetil) etileno] representados por las fórmulas generales:

en la cual "x" es al menos igual a 2 y toma un valor comprendido entre 2 y 100, "y" es al menos igual a 2 y toma un valor comprendido entre 2 y 100 y "q" es al menos igual a 2 y toma un valor comprendido entre 2 y 100.

d) eventualmente copolímeros [carbonato de (a-alquil) oxietileno/ (a-alquil) etileno] representados por la fórmula general:

en la cual "z" es al menos igual a 2 y toma un valor comprendido entre 2 y 100, "w" es al menos igual a 2 y toma un valor comprendido entre 2 y 100 y "s" es al menos igual a 2 y toma un valor comprendido entre 2 y 100, mientras que R es H o una cadena hidrocarbonada de C1 a C4;

e) eventualmente copolímeros [ (a-alquil) oxietileno/ (a-hidroxialquil) oxietileno] representados por la fórmula general:

en la cual "a" es al menos igual a 2 y toma un valor comprendido entre 2 y 100, "b" es al menos igual a 2 y toma un valor comprendido entre 2 y 100 y "u" es al menos igual a 2 y toma un valor comprendido entre 2 y 100, mientras que R es H o una cadena hidrocarbonada de C1 a C4 y R' es una cadena hidrocarbonada hidroxilada de C1 a C4.

2. Composición orgánica según la reivindicación 1, caracterizada porque contiene:

del 5% en peso al 85% en peso de policarbonato de glicerol del 15% en peso al 50% en peso de poliglicerol del 0, 1% en peso al 50% en peso de poli [carbonato de (a-hidroximetil) oxietileno/ (a-hidroximetil) etileno] del 0% al 50% en peso de copolímeros [carbonato de (a-alquil) oxietileno/ (a-alquil) etileno] en los cuales el a

alquilo está escogido del grupo formado por hidrógeno y una cadena hidrocarbonada de C1 a C4 y el a-hidroxialquilo es una cadena hidroxilada de C1 a C4.

3. Composición orgánica según al menos una de las reivindicaciones 1 y 2 caracterizada porque contiene igualmente: del 0, 1% en peso al 60% en peso de carbonato de glicerol del 5% en peso al 50% en peso de glicerol del 1% en peso al 5% en peso de una mezcla de carbonatos orgánicos distintos al carbonato de glicerol y

a los alcoholes coproducidos de reacciones.

4. Composición orgánica según al menos una de las reivindicaciones 1 ó 2 caracterizada porque la proporción de policarbonato de glicerol/poliglicerol está comprendida entre 0, 25 y 6.

5. Composición orgánica según al menos una de las reivindicaciones 1 a 4 caracterizada porque el peso molecular medio de cada polímero presente en dicha composición, medido por espectrometría de masas MS-FAB, está comprendido entre 100 g/mol y 10.000 g/mol.

6. Composición orgánica según al menos una de las reivindicaciones 1 a 5 caracterizada porque posee un índice de hidroxilos medido comprendido entre 200 y 1.200 miligramos de KOH por gramo de muestra, y preferiblemente entre 650 y 1000 (Norma NFT 60/213) .

7. Composición orgánica según al menos una de las reivindicaciones 1 a 6 caracterizada porque su viscosidad está comprendida entre 50 y 50.000 centistok (cSt) a 40º C.

8. Policarbonatos de glicerol, homopolímeros, que como productos nuevos, responden a la fórmula general:

en la cual "m" es al menos igual a 2, y toma un valor comprendido entre 2 y 100.

9. Copolímeros [carbonato de (a-hidroximetil) oxietileno/ (a-hidroximetil) etileno] representados por la fórmula general:

en la cual "x" es al menos igual a 2 y toma un valor comprendido entre 2 y 100, "y" es al menos igual a 2 y toma un valor comprendido entre 2 y 100 y "q" es al menos igual a 2 y toma un valor comprendido entre 2 y 100.

10. Copolímeros [carbonato de (a-hidroximetil) oxietileno/ (a-hidroximetil) etileno] según la reivindicación 9 extraídos de la composición orgánica según al menos una de las reivindicaciones 1 a 7.

11. Procedimiento de producción catalítica de una composición orgánica, que comprende al menos unos policarbonatos de glicerol mezclados con otros compuestos útiles, en particular, los poligliceroles, los copolímeros [carbonato de (ahidroximetil) oxietileno/ (a-hidroximetil) etileno], eventualmente los copolímeros [carbonato de (a-alquil) oxietileno/ (aalquil) etileno], eventualmente copolímeros