Procedimiento para preparar poliimida y poliimida así preparada.

Procedimiento de preparación de una poliimida, que comprende:

introducir en un extrusor (80) una mezcla de oligómero constituida por 20 a 95 por ciento en peso de un solventey 5 a 80 por ciento en peso de un oligómero formado mediante la reacción de un compuesto dianhídridoconstituido por dianhídrido de bisfenol A y un compuesto diamina constituido por meta-fenilendiamina;

en el queel solvente se selecciona de entre el grupo constituido por solventes aromáticos halogenados, solventes alifáticoshalogenados y mezclas de los mismos;

extraer el solvente de la mezcla de oligómero mediante una salida de ventilación (100) en el extrusor (80); yamasar en estado fundido el oligómero para formar una poliimida.

Procedimiento para preparar poliimida y poliimida así preparada.

Antecedentes de la invención

Un procedimiento conocido para la preparación de poliimidas es la polimerización en solución. Este procedimiento incluye una primera etapa, en la que un compuesto diamina y un compuesto dianhídrido reaccionan en solución formando una poliimida parcialmente polimerizada, y una segunda etapa, en la que se completa la polimerización y se extrae el solvente. La segunda etapa típicamente requiere un tiempo de residencia del orden de horas, y también requiere una inversión de capital sustancial en forma de bombas de engranajes necesarios para transportar el polímero fundido, y los equipos de evaporación necesarios para extraer el solvente y cualquier agua formada como producto de las reacciones de polimerización e imidización. Este procedimiento permite proporciones cuidadosamente controladas de la diamina y el reactivo dianhídrido, aunque sus largos tiempos de residencia, altas temperaturas y exposición de la poliimida fundida al aire atmosférico con frecuencia resultan en la degradación de la poliimida y de sus propiedades físicas.

Otro procedimiento conocido para la preparación de poliimidas es la polimerización en fundido. La polimerización en fundido se lleva a cabo en una sola etapa de extrusión reactiva en la que los reactivos diamina y dianhídrido se alimentan a un extrusor, en donde reaccionan formando una poliimida. Este procedimiento es sustancialmente más rápido y de menor intensidad de capital que la polimerización en solución. También resulta útil para la preparación de poliimidas de alto peso molecular, así como de poliimidas que presentan temperaturas de transición vítrea elevadas. Sin embargo, no permite un control preciso de la estequiometría de los reactivos. En consecuencia, la poliimida producida no presenta una calidad consistente. Una desventaja adicional de las técnicas convencionales de polimerización en fundido es que las mezclas de reacción pasan por una denominada "etapa de cemento" al formarse el producto intermedio de ácido poliámico. Durante esta etapa de la reacción, la mezcla de reactivos resulta muy viscosa y resulta, de esta manera, difícil de procesar. Debido a estas desventajas, la polimerización en fundido no se pone en práctica comercialmente de manera generalizada.

Por lo tanto, resultaría ventajoso sintetizar poliimida mediante un procedimiento que proporcionase el control preciso de la estequiometría de los reactivos y las viscosidades soportables que ofrece la polimerización en solución, así como los sustanciales ahorros de tiempo y costes de equipo que ofrece la polimerización en fundido.

Breve descripción de la invención

Las desventajas anteriormente indicadas y otras se alivian mediante un procedimiento de preparación de una poliimida, que comprende: introducir en un extrusor una mezcla de oligómero que consiste de 20% a 95% en peso de un solvente y 5% a 80% en peso de un oligómero formado mediante la reacción de un compuesto dianhídrido constituido por dianhídrido de bisfenol A y un compuesto diamina constituido por meta-fenilendiamina, en el que el solvente se selecciona de entre el grupo constituido por solventes aromáticos halogenados, solventes alifáticos halogenados y mezclas de los mismos,

extraer el solvente de la mezcla de oligómero mediante una salida de ventilación en el extrusor, y el amasado en estado fundido del oligómero, formando una poliimida.

Otras formas de realización, incluyendo una polieterimida preparada mediante el procedimiento, se describen en detalle a continuación.

Breve descripción de los dibujos

Haciendo referencia a los dibujos, en los que elementos similares se numeran con números similares en varias figuras:

la figura 1 es un diagrama simplificado de un sistema para la puesta en práctica del procedimiento; se utiliza una única salida de ventilación aguas abajo,

la figura 2 es un diagrama simplificado de otro sistema para la puesta en práctica del procedimiento; se utiliza una salida de ventilación aguas arriba y cinco salidas de ventilación aguas abajo; los componentes volátiles que salen del extrusor se condensan;

la figura 3 es un diagrama simplificado de otro sistema para la puesta en práctica del procedimiento; tres salidas de ventilación aguas arriba y la primera salida de ventilación agujas abajo en el sistema se mantienen a presión atmosférica o ligeramente subatmosférica y las cuatro salidas de ventilación posteriores restantes se mantienen a presión subatmosférica; dos de las salidas de ventilación aguas arriba se encuentran asociadas a alimentadores laterales; se realiza un seguimiento de la temperatura del fundido, la presión de la matriz y el esfuerzo de torsión del extrusor y se utilizan para ajustar el procedimiento utilizando las entradas de monómero en el tanque de oligómeros; puede inyectarse opcionalmente un agente de desorción en la parte situada posteriormente al extrusor con el fin de facilitar la extracción del solvente.

Descripción detallada de la invención

El procedimiento de preparación de una poliimida comprende introducir en un extrusor una mezcla de oligómero que consiste de 20% a 95% en peso de un solvente y 5% a 80% en peso de un oligómero formado mediante la reacción de un compuesto dianhídrido constituido por dianhídrido de bisfenol A y un compuesto diamina constituido por metafenilendiamina, en el que el solvente se selecciona de entre el grupo constituido por solventes aromáticos

halogenados, solventes alifáticos halogenados y mezclas de los mismos, extraer el solvente de la mezcla de oligómero mediante una salida de ventilación en el extrusor, y amasar en estado fundido el oligómero, formando una poliimida. Se ha descubierto que el presente procedimiento proporciona una combinación ventajosa y hasta el momento no obtenible de control preciso de la estequiometría de los reactivos y ahorros sustanciales de tiempo y costes de equipo.

El procedimiento comprende introducir en un extrusor una mezcla de oligómero que comprende un solvente y un oligómero formado mediante la reacción de un compuesto dianhídrido y un compuesto diamina.

El compuesto dianhídrido está constituido por dianhídrido de bisfenol A (BPADA) , constituido por uno o más isómeros que presentan la estructura:

El compuesto diamina está constituido por meta-fenilendiamina (m-PD) .

La reacción del compuesto diamina y el compuesto dianhídrido tiene lugar en un solvente. Entre los solventes adecuados se incluyen los solventes aromáticos halogenados, los solventes alifáticos halogenados y las mezclas de

los mismos. Los solventes aromáticos halogenados se ilustran mediante orto-diclorobenceno (ODCB) , clorobenceno y similares, y mezclas de los mismos. Los solventes alifáticos halogenados se ilustran mediante cloruro de metileno, cloroformo, 1, 2-dicloroetano y similares, y mezclas de los mismos. En una forma de realización, el solvente comprende un solvente aromático halogenado. En una forma de realización, el solvente comprende ortodiclorobenceno.

La reacción del compuesto diamina y el compuesto dianhídrido puede, opcionalmente, llevarse a cabo en presencia de un catalizador de imidización, que cataliza la conversión de la funcionalidad ácido ámico en funcionalidad imida ciclizada. Los catalizadores de imidización adecuados son conocidos en la técnica; entre ellos se incluyen las sales de ácidos organofosforados, particularmente fosfinatos tales como el fenilfosfinato sódico y aminas heterocíclicas,

tales como 4-diaminopiridina. El fenilfosfinato sódico es actualmente preferente.

La reacción del compuesto dianhídrido con el compuesto diamina en el solvente genera una mezcla de oligómeros. En una forma de realización, la mezcla de oligómero es una solución de oligómeros, que se define en la presente memoria como comprendiendo menos de 0, 1 por ciento en peso de sólidos.

Dichas unidades pueden derivarse, por ejemplo, de la oligomerización de BPADA y m-PD en un solvente adecuado. En otra forma de realización, el oligómero se forma a partir de la cooligomerización de por lo menos tres monómeros seleccionados de entre dianhídrido de bisfenol A y meta-fenilendiamina.

El oligómero preferentemente puede presentar un peso molecular medio en peso de entre... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento de preparación de una poliimida, que comprende:

introducir en un extrusor (80) una mezcla de oligómero constituida por 20 a 95 por ciento en peso de un solvente y 5 a 80 por ciento en peso de un oligómero formado mediante la reacción de un compuesto dianhídrido constituido por dianhídrido de bisfenol A y un compuesto diamina constituido por meta-fenilendiamina; en el que el solvente se selecciona de entre el grupo constituido por solventes aromáticos halogenados, solventes alifáticos halogenados y mezclas de los mismos;

extraer el solvente de la mezcla de oligómero mediante una salida de ventilación (100) en el extrusor (80) ; y

amasar en estado fundido el oligómero para formar una poliimida.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que el oligómero comprende un número medio de por lo menos tres unidades de repetición.

3. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que la poliimida comprende un número medio de unidades de

repetición, por lo menos dos unidades superior al número medio de unidades de repetición en el oligómero. 20

4. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que la poliimida comprende menos de 1.000 partes por millón en peso de solvente residual.

5. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que la mezcla de oligómero está recalentada cuando es 25 introducida en el extrusor (80) .

6. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque presenta una proporción entre la tasa de introducción de mezcla de oligómero, en kilogramos por hora, y la velocidad de husillo del extrusor, en revoluciones por minuto, de entre 0, 005 y 50.

7. Procedimiento según la reivindicación 1, que comprende además filtrar en estado fundido la poliimida.

8. Procedimiento según la reivindicación 1, que comprende además filtrar la mezcla de oligómero previamente a su

introducción en el extrusor (80) . 35

9. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que el solvente comprende orto-diclorobenceno; y en el que la mezcla de oligómero está recalentada;

en el que la extracción del solvente de la mezcla de oligómero comprende extraer el solvente mediante una

salida de ventilación (100) aguas arriba de la introducción de mezcla de oligómero, por lo menos una salida de ventilación (100) aguas abajo de la introducción de mezcla de oligómero, y por lo menos una salida de ventilación (100) todavía más aguas arriba de la introducción de mezcla de oligómero; en el que la salida de ventilación (100) aguas arriba de la introducción de mezcla de oligómero se mantiene a una presión en el intervalo de aproximadamente 10 a aproximadamente 760 milímetros de mercurio, la salida de ventilación (100)

45 aguas abajo de la introducción de mezcla de oligómero se mantiene a una presión de aproximadamente 250 a aproximadamente 500 milímetros de mercurio, y la salida de ventilación (100) todavía más aguas abajo de la introducción de mezcla de oligómero se mantiene a una presión de aproximadamente 10 a aproximadamente 100 milímetros de mercurio,

50 y

en el que la poliimida comprende menos de 1.000 partes por millón en peso de solvente residual.