PRODUCCION DE COPOLIMEROS DE ALCOHOL VINILICO.
Producción de copolímeros de alcohol vinílico.
El procedimiento comprende el suministro de un monómero de acetato de vinilo y un monómero de acrilamido a una primera zona de reacción,
de manera que el monómero de acetato de vinilo y el monómero de acrilamido son copolimerizados, por lo menos parcialmente, transferir el primer producto de reacción a una segunda zona de reacción, y suministrar una corriente que comprende monómero de acrilamido a la segunda zona de reacción en presencia del primer producto de reacción y copolimerizar como mínimo una parte del monómero de acrilamido.
Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/US2004/019073.
Solicitante: CELANESE INTERNATIONAL CORPORATION (100.0 %).
Nacionalidad solicitante: Estados Unidos de América.
Dirección: 1601 WEST LBJ FREEWAY, DALLAS,TX 75234.
Inventor/es: VICARI, RICHARD.
Fecha de Publicación: .
Clasificación Internacional de Patentes:
- C08F2/00 QUIMICA; METALURGIA. › C08 COMPUESTOS MACROMOLECULARES ORGANICOS; SU PREPARACION O PRODUCCION QUIMICA; COMPOSICIONES BASADAS EN COMPUESTOS MACROMOLECULARES. › C08F COMPUESTOS MACROMOLECULARES OBTENIDOS POR REACCIONES QUE IMPLICAN UNICAMENTE ENLACES INSATURADOS CARBONO - CARBONO (producción de mezclas de hidrocarburos líquidos a partir de hidrocarburos de número reducido de átomos de carbono, p. ej. por oligomerización, C10G 50/00; Procesos de fermentación o procesos que utilizan enzimas para la síntesis de un compuesto químico dado o de una composición dada, o para la separación de isómeros ópticos a partir de una mezcla racémica C12P; polimerización por injerto de monómeros, que contienen uniones insaturadas carbono-carbono, sobre fibras, hilos, hilados, tejidos o artículos fibrosos hechos de estas materias D06M 14/00). › Procesos de polimerización.
- C08F2/06 C08F […] › C08F 2/00 Procesos de polimerización. › Solvente orgánico.
- C08F216/06 C08F […] › C08F 216/00 Copolímeros de compuestos que tienen uno o más radicales alifáticos insaturados, teniendo solamente cada uno, un enlace doble carbono-carbono, y estando al menos uno terminado por un radical alcohol, éter, aldehído, cetónico, acetal o cetal. › Alcohol de polivinilo.
- C08F218/08 C08F […] › C08F 218/00 Copolímeros que tienen uno o más radicales alifáticos insaturados, teniendo solamente cada uno, un enlace doble carbono-carbono, y estando al menos uno terminado por un radical aciloxi de un ácido carboxílico saturado, de ácido carbónico o de un ácido halofórmico. › Acetato de vinilo.
- C08F220/58 C08F […] › C08F 220/00 Copolímeros de compuestos que tienen uno o más radicales alifáticos insaturados, teniendo solamente cada uno un enlace doble carbono-carbono, y estando solamente terminado por un radical carboxi o una sal, anhídrido, éster, amida, imida o nitrilo del mismo. › que contienen oxígeno en adición al oxígeno del carbonamido.
- C08F8/12 C08F […] › C08F 8/00 Modificación química por tratamiento posterior (polímeros injertados, polímeros en bloque, reticulados con monómeros insaturados o con polímeros C08F 251/00 - C08F 299/00; de cauchos de dieno conjugados C08C). › Hidrólisis.
PDF original: ES-2299395_A1.pdf
Fragmento de la descripción:
Producción de copolímeros de alcohol vinílico.
Antecedentes de la invención
Los copolímeros de alcohol vinílico (VOH) con una cantidad menor de ácido 2-acrilamido-2-metil propán sulfónico en forma de ácido libre o de sal del ácido libre (AMPS) son conocidos en la técnica, y se utilizan para diferentes aplicaciones, por ejemplo, para la fabricación de películas solubles en agua fría que pueden ser conformadas en contenedores para determinados lotes de jabones y detergentes, apresto temporal para nuevas prendas antes de su primer lavado y aplicaciones en perforación de pozos de petróleo, en los que estos copolímeros pueden servir como encofrado temporal de los soportes de hormigón utilizados para mantener la integridad de los pozos antes del fraguado del hormigón.
Un problema que aparece en la fabricación de estos copolímeros por los métodos anteriormente conocidos es que es difícil fabricar el copolímero con un contenido suficientemente elevado de AMPS polimerizado, manteniendo al mismo tiempo niveles satisfactorios de productividad y evitando desplazamientos de composición, es decir, variaciones inaceptables en el contenido de AMPS en el copolímeros de un lote al siguiente. Por lo tanto, existe el deseo de conseguir un procedimiento que sea capaz de la producción de copolímeros de VOH/AMPS con una carga satisfactoria de AMPS polimerizado, combinándose con una productividad relativamente elevada y bajo desplazamiento de la composición.
Se han dado a conocer procedimientos convencionales de polimerización de una sola etapa para la fabricación de copolímeros de un vinil éster y un monómero de acrilamida en los documentos JP A 63270704 y JP A 5059244. EP A 0450317 da a conocer un proceso de polimerización de dos etapas para la producción de una mezcla de oligómeros de acetato de vinilo y polímeros que se pueden hidrolizar obteniéndose oligómeros y polímeros de alcohol vinílico.
Breve resumen de la invención
De acuerdo con la presente invención, se da a conocer un procedimiento para la fabricación de un copolímero de alcohol vinílico (VOH) y un ácido 2-acrilamido-2-metil propán sulfónico o una sal de dicho ácido (AMPS) mediante etapas que comprenden la alimentación continua con agitación, acetato de vinilo (VAM) y AMPS como comonómeros, un iniciador de polimerización que produce un radical libre, y un disolvente para dichos comonómeros, iniciador, y copolímero que resulta de la copolimerización de dichos comonómeros, manteniendo la masa de reacción resultante en dicha primera zona de reacción en condiciones de polimerización durante un tiempo de permanencia suficiente para que una parte principal del AMPS alimentado a dicha primera zona de reacción polimerice, alimentando de manera continuada la masa de reacción de dicha primera zona de reacción con un suministro adicional de AMPS a una segunda zona de reacción, manteniendo la masa de reacción de la segunda zona de reacción durante un tiempo de permanencia suficiente para polimerizar una parte principal del AMPS añadido a la segunda zona de reacción, retirando de manera continua masa de reacción de la segunda zona de reacción, separando el copolímero de VAM y AMPS de la masa de reacción mencionada en último lugar, y saponificando por hidrólisis y/o alcohólisis una parte principal de los grupos acetato de dicho copolímero para formar un copolímero de VOH y AMPS.
Descripción detallada de la invención
Al llevar a cabo el proceso antes mencionado, el comonómero con VAM puede ser un ácido libre de AMPS o la sal sódica, de potasio o amonio de dicho ácido libre.
El iniciador de polimerización que da lugar a radicales libres, utilizado para la copolimerización de PVAc y AMPS o una sal de AMP puede ser, por ejemplo, 2-etilhexil peroxidicarbonato (Trigonox EHP), 2,2'-azobisisobutironitrilo (AIBN), t-butil peroxineodecanoato, bis(4-t-butilciclohexil)peroxidicarbonato, di-n-propil peroxidicarbonato, di-n-butil peroxidicarbonato, di-cetil peroxidicarbonato, di-s-butil peroxidicarbonato. Esencialmente se puede utilizar cualquier iniciador capaz de generar radicales libres.
Opcionalmente, se puede alimentar de manera continua acetaldehído (AcH) como agente de transferencia de cadena a la primera zona de reacción con los otros componentes. La cantidad de AcH puede llegar, por ejemplo, aproximadamente a 0,2% en peso, basado en la cantidad total de VAM y AcH que se añade.
Un disolvente para los comonómeros VAM y AMPS, el iniciador de polimerización y el copolímero que está siendo formado en las dos zonas de reacción es utilizado, de manera general, en el proceso. Son disolventes adecuados, por ejemplo, metanol, etanol y propanol. El disolvente preferente es metanol.
La cantidad de AMPS que se alimenta de modo continuado a ambas zonas de reacción es, por ejemplo, aproximadamente de 1 a 20% en peso aproximadamente, preferentemente de 4 a 15% en peso basado en el total de VAM y AMPS que son alimentados. La "relación" o proporción entre las cantidades de AMPS alimentadas a la primera y segunda zonas de reacción, respectivamente, puede ser, aproximadamente de 55:45 a 80:20.
La cantidad de iniciador de polimerización alimentado a la primera zona de reacción puede ser, por ejemplo, y de forma aproximada desde 0,0001 a 1% en peso, basado en el peso de VAM alimentado.
La cantidad de disolvente alimentado a la primera zona de reacción puede ser, por ejemplo, de 10 a 40% en peso aproximadamente, basado en el peso de VAM alimentado. El iniciador de polimerización es alimentado preferentemente a la primera zona de reacción como solución en el disolvente a una concentración en el disolvente de 0,1 a 10% en peso aproximadamente, basado en el peso de la solución.
El tiempo de permanencia promedio en la primera zona de reacción de los componentes alimentados a dicha primera zona de reacción puede ser, por ejemplo, de 30 a 120 minutos aproximadamente, preferentemente de 45 a 70 minutos aproximadamente.
La temperatura de reacción en la primera zona de reacción es, por ejemplo, de 55 a 85ºC aproximadamente, preferentemente de 60 a 80ºC aproximadamente.
El tiempo promedio de permanencia en la segunda zona de reacción de los componentes del efluente procedente de la primera zona de reacción y la cantidad adicional de AMPS alimentada a la segunda zona de reacción pueden ser, por ejemplo, del orden de 30 a 120 minutos aproximadamente, preferentemente de 45 a 70 minutos, para cualquier periodo de 12 horas.
La temperatura de reacción en la segunda zona de reacción puede ser, por ejemplo, aproximadamente de 55 a 85ºC, preferentemente y de forma aproximada de 60 a 80ºC.
La presión de cada zona de reacción puede ser comprendida, por ejemplo, entre 6,89 kPa y 206,8 kPa aproximadamente, preferentemente entre 20,6 kPa y 103,4 kPa aproximadamente.
Los tiempos y temperaturas de permanencia en la primera y segunda zonas de reacción son, en general, suficientes para obtener como resultado la polimerización de sustancialmente la totalidad del AMPS alimentado al sistema, si bien un pequeño porcentaje del VAM añadido al sistema puede permanecer sin polimerización.
El contenido de sólidos de polímeros en el efluente de la segunda zona de reacción puede ser, por ejemplo, de 40 a 85% aproximadamente, preferentemente de 55 a 75% aproximadamente, mientras que la conversión porcentual calculada a partir del contenido real de polímeros sólidos y el contenido teórico de polímeros sólidos igual a la cantidad de monómeros añadidos puede encontrarse en una gama comprendida aproximadamente entre 70 y 99%, preferentemente entre 80 y 98% aproximadamente. El peso molecular del copolímero procedente de la segunda zona de reacción, indicada por la viscosidad de una solución al 15% en peso en metanol, se encuentra en una gama de valores, por ejemplo, de 4 a 200 cps aproximadamente, preferentemente de 7 a 30 cps aproximadamente.
Al llevar a cabo la etapa de saponificación que tiene como resultado los copolímeros VOH/AMPS, el efluente de la segunda zona puede ser alimentado, por ejemplo, a una columna de extracción para eliminar los componentes más volátiles, tales como VAM sin reaccionar, procedentes del copolímero de VAM y AMPS. La "pasta" resultante es mezclada a continuación con una solución acuosa de una base fuerte, tal como hidróxido sódico, conteniendo, por ejemplo, de 10 a 50% en peso aproximadamente de hidróxido sódico para proporcionar... [Seguir leyendo]
Reivindicaciones:
1. Procedimiento para la fabricación de un copolímero de acetato de vinilo/acrilamido, que comprende:
2. Procedimiento, según la reivindicación 1, en el que, como mínimo, una parte del copolímero de acetato de vinilo/acrilamido del segundo producto de reacción es convertido en un copolímero de alcohol vinílico/acrilamido por una etapa adicional (d) que comprende la saponificación como mínimo de una parte del copolímero de acetato de vinilo/acrilamido producido en la segunda zona de reacción para formar un copolímero de alcohol vinílico/acrilamido.
3. Procedimiento, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el monómero de acrilamido es ácido 2-acrilamido-2-metil propán sulfónico o una sal de dicho ácido (AMPS).
4. Procedimiento, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que:
5. Procedimiento, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que una parte principal del copolímero de acetato de vinilo/acrilamido producido en la segunda zona de reacción es saponificada para formar un copolímero de alcohol vinílico/acrilamido.
6. Procedimiento, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que se suministra de manera continuada 0,2% en peso de acetaldehído (AcH) a la primera zona de reacción, basado en el VAM y ACH totales suministrados a la primera zona de reacción.
7. Procedimiento, según cualquiera de las reivindicaciones 4-6, en el que el disolvente es metanol, etanol o propanol.
8. Procedimiento, según la reivindicación 7, en el que dicho disolvente es metanol.
9. Procedimiento, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la cantidad total de monómero de acrilamido suministrado a ambas zonas de reacción es de 1% en peso a 20% en peso, basado en el total de VAM y monómero de acrilamido suministrados a ambas zonas de reacción.
10. Procedimiento, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la cantidad total de monómero de acrilamido suministrado a ambas zonas de reacción es de 4% en peso a 15% en peso, basado en el total de VAM y monómero de acrilamido suministrado a ambas zonas de reacción.
11. Procedimiento, según cualquiera de las reivindicaciones 4-10, en el que la cantidad de dicho disolvente suministrado a la primera zona de reacción es de 10% en peso a 40% en peso, basado en el peso de VAM suministrado a la primera zona de reacción.
12. Procedimiento, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el promedio de tiempo de permanencia en la primera y segunda zonas de reacción de los componentes suministrados a las zonas de reacción es de 30 a 120 minutos.
13. Procedimiento, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el promedio de tiempo de permanencia en la primera y segunda zonas de reacción de los componentes suministrados a las zonas de reacción es de 45 a 70 minutos.
14. Procedimiento, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la temperatura de reacción en la primera y segunda zonas de reacción es de 55ºC a 85ºC.
15. Procedimiento, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la temperatura de reacción en la primera y segunda zonas de reacción es de 60ºC a 80ºC.
16. Procedimiento, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la presión de reacción promedio en cada una de las zonas de reacción es de 6,89 kPa a 206,8 kPa.
17. Procedimiento, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la presión de reacción promedio en cada una de las zonas de reacción es de 20,6 kPa a 103,4 kPa.
18. Procedimiento, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que los tiempos de permanencia y temperaturas de la primera y segunda zonas de reacción resultan en la polimerización de sustancialmente la totalidad de monómero de acrilamido suministrado a la primera y segunda zonas de reacción.
19. Procedimiento, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el producto de reacción de la segunda zona de reacción tiene un contenido real de sólidos de polímero de 40% a 85% y el porcentaje de conversión calculado a partir del contenido de sólidos de polímero real y el contenido de sólidos de polímero teórico igual a la cantidad de monómeros suministrados a la primera y segunda zonas de reacción es de 70% a 99%.
20. Procedimiento, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el producto de reacción de la segunda zona de reacción tiene un contenido real de sólidos de polímero de 40% a 85% y el porcentaje de conversión calculado a partir del contenido de sólidos de polímero real y el contenido de sólidos de polímero teórico igual a la cantidad de monómeros suministrados a la primera y segunda zonas de reacción es de 80% a 98%.
21. Procedimiento, según cualquiera de las reivindicaciones 2-20, en el que el copolímero saponificado contiene de 1% molar a 8% molar de monómero de acrilamido polimerizado, de 1% molar a 20% molar de VAM (PVAc) polimerizado, y de 75% molar a 98% molar de alcohol vinílico polimerizado (PVOH), y un grado de hidrólisis de 70% a 99% indicado por C13NMR.
22. Procedimiento, según cualquiera de las reivindicaciones 2-21, en el que dicho copolímero saponificado contiene 2% molar hasta 4% molar de poli AMPS, 5% molar a 10% molar de PVAc, y 85 a 95 de PVOH, y en el que el grado de hidrólisis es de 80% a 95%.
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