Procedimiento para producir poliéster con catalizadores de complejo de metal-ácido fosfónico.

Método para la preparación de un poliéster, método que comprende en una primera etapa,

hacer reaccionar un ácido dicarboxílico o un diéster dicarboxílico C1-C4 con un diol a una temperatura de desde 150 a 300º C para efectuar la esterificación o transesterificación para preparar un precondensado y en una segunda etapa, hacer reaccionar el precondensado a una temperatura de desde 250 a 300º C y una presión de desde 1, 333 kPa hasta 0, 01333 kPa (de 10 a 0, 1 Torr) para efectuar la policondensación para preparar un poliéster de alto peso molecular, en el que se emplea un compuesto de complejo de metal-ácido fosfónico de fórmula en la primera etapa, en la segunda etapa o tanto en la primera como en la segunda etapa como catalizador de reacción; y en la que n es 0, 1, 2, 3, 4, 5 ó 6;

p es un número entero de desde 1 hasta 30 siendo p = (v · q) /2; 15 M es un metal seleccionado del grupo que consiste en Li, Na, K, Cs, Be, Ca, Mg, Sr, Ba, Al, Sb, Cd, Mn, Fe, Co, Ni, Cu yZn;

v es la valencia del metal M y es 1, 2 ó 3;

q es un número entero de desde 1 a 20 siendo q = 2p/v; y R2 y R3 son independientemente hidrógeno, hidroxilo, halógeno, alcoxilo de cadena lineal o ramificada de 1 a 8 20 átomos de carbono, alquilo de cadena lineal o ramificada de 1 a 8 átomos de carbono o amino; y R4 es hidrógeno o alquilo de cadena lineal o ramificada de 1 a 8 átomos de carbono.

Procedimiento para producir poliéster con catalizadores de complejo de metal-ácido fosfónico.

La invención se refiere a un método para la preparación de poliésteres, en particular poli (tereftalato de etileno) , método que comprende emplear ciertos catalizadores de complejo de metal-ácido fosfónico.

Los poliésteres, tal como poli (tereftalato de etileno) (PET) se preparan industrialmente en un procedimiento de dos etapas. La primera etapa en la preparación de PET implica la esterificación directa de ácido tereftálico con etilenglicol, o alternativamente la transesterificación de un tereftalato de dialquilo C1-C4 con etilenglicol para formar un precondensado de bajo peso molecular. En una segunda etapa, el precondensado se somete a policondensación para formar poli (tereftalato de etileno) de alto peso molecular. Ambas etapas emplean normalmente aceleración catalítica.

Dependiendo del uso final del poliéster, se emplea una polimerización en estado sólido (SSP) adicional para alcanzar la viscosidad deseada.

Se han propuesto numerosos compuestos como catalizadores de esterificación, transesterificación o policondensación. La elección del catalizador afecta al color, la resistencia y las propiedades de procesamiento del producto final. La elección del catalizador afecta, por ejemplo, a la cantidad de generación de aldehído. La selección del catalizador controla también la selectividad de la reacción y proporciona productos finales con un contenido reducido en impurezas no deseadas tales como dietilenglicol, oligómeros cíclicos y grupos terminales ácido carboxílico.

El documento US-A-2003/083191 tiene como objetivo catalizadores de polimerización de poliéster que son una combinación de aluminio o un compuesto de aluminio y un compuesto de sal metálica de fósforo. Los compuestos de aluminio son, por ejemplo, carboxilatos, sales ácidas inorgánicas, alcóxidos de aluminio, compuestos de quelato de aluminio o compuestos de organoaluminio.

El documento US-A-2004/058805 tiene como objetivo catalizadores de polimerización de poliéster que comprenden al menos un elemento seleccionado de aluminio y compuestos de aluminio como primer componente que contiene metal en presencia de al menos un compuesto de fósforo seleccionado de fórmula 1 y 2.

fórmula 1 fórmula 2 Las patentes estadounidenses n.os 3.310.575 y 3.824.192 dan a conocer los (O-alquil) -3, 5-di-t-butil-4hidroxibencilfosfonatos metálicos. Los fosfonatos metálicos se enseñan como estabilizadores poliméricos. 30 La patente estadounidense nº 6.383.970 enseña catalizadores ácidos sólidos.

Aún están buscándose catalizadores adecuados para la preparación de poliésteres, en particular poli (tereftalato de etileno) . Dichos catalizadores se emplean en la primera o segunda etapa de preparación, o en ambas etapas. Se da a conocer un método para la preparación de un poliéster, método que comprende en una primera etapa, hacer reaccionar un ácido dicarboxílico o un diéster dicarboxílico C1-C4 con un diol a una temperatura de desde 150 hasta 300º C para efectuar la esterificación o transesterificación para preparar un precondensado y en una segunda etapa, hacer reaccionar el precondensado a una temperatura de desde 250 hasta 300º C y una presión de desde 1, 333 kPa hasta 0, 01333 kPa (de 10 a 0, 1 Torr) para efectuar la policondensación para preparar un poliéster de alto peso molecular, en el que se emplea un compuesto de complejo de metal-ácido fosfónico de fórmula en la primera etapa, en la segunda etapa o tanto en la primera como en la segunda etapa como catalizador de reacción; y en la que n es 0, 1, 2, 3, 4, 5 ó 6;

p es un número entero de desde 1 hasta 30 siendo p = (v · q) /2; M es un metal seleccionado del grupo que consiste en Li, Na, K, Cs, Be, Ca, Mg, Sr, Ba, Al, Sb, Cd, Mn, Fe, Co, Ni, Cu y Zn;

v es la valencia del metal M y es 1, 2 ó 3; q es un número entero de desde 1 hasta 20 siendo q = 2p/v; y R2 yR3 son independientemente hidrógeno, hidroxilo, halógeno, alcoxilo de cadena lineal o ramificada de 1 a 8 átomos de carbono, alquilo de cadena lineal o ramificada de 1 a 8 átomos de carbono o amino; y R4 es hidrógeno o alquilo de cadena lineal o ramificada de 1 a 8 átomos de carbono. El compuesto de complejo de metal-ácido fosfónico es, por ejemplo, de fórmula en la que nes 0, 1, 2, 3, 4, 5 ó 6;

p es un número entero de desde 1 hasta 30 siendo p = (v · q) /2;

M es un metal seleccionado del grupo que consiste en Li, Na, K, Cs, Be, Ca, Mg, Sr, Ba, Al, Sb, Cd, Mn, Fe, Co, Ni, Cu yZn; 20 ves la valencia del metal My es 1, 2 ó3;

q es un número entero de desde 1 hasta 20 siendo q = 2p/v; y R4 es hidrógeno o alquilo de cadena lineal o ramificada de 1 a 8 átomos de carbono.

El compuesto de complejo de metal-ácido fosfónico es, por ejemplo, de fórmula en la que p es un número entero de desde 1 hasta 30 siendo p = (v · q) /2; M es un metal seleccionado del grupo que consiste en Li, Na, K, Cs, Be, Ca, Mg, Sr, Ba, Al, Sb, Cd, Mn, Fe, Co, Ni, Cu yZn; v es la valencia del metal M y es 1, 2 ó 3; y q es un número entero de desde 1 hasta 20 donde q = 2p/v. El compuesto de complejo de metal-ácido fosfónico es, por ejemplo, de fórmula en la que nes 0, 1, 2, 3, 4, 5 ó 6; R2 yR3 son independientemente hidrógeno, hidroxilo, halógeno, alcoxilo de cadena lineal o ramificada de 1 a 8

átomos de carbono, alquilo de cadena lineal o ramificada de 1 a 8 átomos de carbono o amino; y R4 es hidrógeno o alquilo de cadena lineal o ramificada de 1 a 8 átomos de carbono. 15 El compuesto de complejo de metal-ácido fosfónico es, por ejemplo, de fórmula en la que nes 0, 1, 2, 3, 4, 5 ó 6; y R4 es hidrógeno o alquilo de cadena lineal o ramificada de 1 a 8 átomos de carbono. 20 El compuesto de complejo de aluminio-ácido fosfónico es en particular el compuesto El catalizador de aluminio se prepara, por ejemplo, tal como se da a conocer en la patente estadounidense nº

3.310.575.

Alquilo con hasta 8 átomos de carbono es un radical ramificado o no ramificado, por ejemplo metilo, etilo, propilo, isopropilo, n-butilo, sec-butilo, isobutilo, terc-butilo, 2-etilbutilo, n-pentilo, isopentilo, 1-metilpentilo, 1, 3-dimetilbutilo, n-hexilo, 1-metilhexilo, n-heptilo, isoheptilo, 1, 1, 3, 3-tetrametilbutilo, 1-metilheptilo, 3-metilheptilo, n-octilo o 2-etilhexilo.

El ácido dicarboxílico se selecciona del grupo que consiste en ácidos dicarboxílicos aromáticos con de 8 a 14 átomos de carbono, ácidos dicarboxílicos alifáticos con de 4 a 12 átomos de carbono, ácidos dicarboxílicos cicloalifáticos con de 8 a 12 átomos de carbono, y mezclas de los mismos.

Los diésteres dicarboxílicos C1-C4 son diésteres dialquílicos de los ácidos dicarboxílicos mencionados anteriormente. Los diésteres son por ejemplo ésteres dimetílicos.

Tales diácidos son preferiblemente ácido tereftálico, ácido isoftálico, ácido o-ftálico, ácido naftalenodicarboxílico, ácido ciclohexanodicarboxílico, ácido ciclohexanodiacético, ácido difenil-4, 4'-dicarboxílico, ácido succínico, ácido maleico, ácido glutárico, ácido adípico, ácido sebácico y mezclas de los mismos.

Los ácidos y ésteres especialmente preferidos son ácido tereftálico, tereftalato de dimetilo, ácido isoftálico y ácido 2, 6-naftalenodicarboxílico.

Los dioles o glicoles se derivan de la fórmula genérica HO-R-OH en la que R es un resto alifático, cicloalifático o aromático de 2 a 18 átomos de carbono.

Tales dioles o glicoles son preferiblemente etilenglicol, dietilenglicol, trietilenglicol, propano-1, 3-diol, propano-1, 2-diol, butano-1, 4-diol, pentano-1, 5-diol, hexano-1, 6-diol, 1, 4-ciclohexanodimetanol, 3-metilpentano-2, 4-diol, 2-metilpentano-1, 4-diol, 2, 2-dietilpropano-1, 3-diol, 1, 4-di- (hidroxietoxi) benceno, 2, 2-bis (4-hidroxiciclohexil) propano, 2, 4-dihidroxi-1, 1, 3, 3-tetrametilciclobutano, 2, 2-bis- (3-hidroxietoxifenil) propano, 2, 2-bis- (4-hidroxipropoxifenil) etano y mezclas de los mismos.

Lo más preferiblemente, el diol es etilenglicol, 1, 4-ciclohexanodimetanol o butano-1, 4-diol.

El poliéster es preferiblemente poli (tereftalato de etileno) PET o poli (2, 6-naftaleno-2, 6-dicarboxilato de etileno) o poli (tereftalato de 1, 4-butileno) ; lo más preferiblemente poli (tereftalato de etileno) .

oliésteres se preparan mediante métodos bien conocidos en la técnica. Tales métodos... [Seguir leyendo]

1. Método para la preparación de un poliéster, método que comprende en una primera etapa, hacer reaccionar un ácido dicarboxílico o un diéster dicarboxílico C1-C4 con un diol a una temperatura de desde 150 a 300º C para efectuar la esterificación o transesterificación para preparar un precondensado y en una segunda etapa, hacer reaccionar el precondensado a una temperatura de desde 250 a 300º C y una presión de desde 1, 333 kPa hasta 0, 01333 kPa (de 10 a 0, 1 Torr) para efectuar la policondensación para preparar un poliéster de alto peso molecular, en el que se emplea un compuesto de complejo de metal-ácido fosfónico de fórmula en la primera etapa, en la segunda etapa o tanto en la primera como en la segunda etapa como catalizador de reacción; y en la que n es 0, 1, 2, 3, 4, 5 ó 6;

p es un número entero de desde 1 hasta 30 siendo p = (v · q) /2; 15 M es un metal seleccionado del grupo que consiste en Li, Na, K, Cs, Be, Ca, Mg, Sr, Ba, Al, Sb, Cd, Mn, Fe, Co, Ni, Cu yZn;

v es la valencia del metal M y es 1, 2 ó 3;

q es un número entero de desde 1 a 20 siendo q = 2p/v; y R2 y R3 son independientemente hidrógeno, hidroxilo, halógeno, alcoxilo de cadena lineal o ramificada de 1 a 8 20 átomos de carbono, alquilo de cadena lineal o ramificada de 1 a 8 átomos de carbono o amino; y R4 es hidrógeno o alquilo de cadena lineal o ramificada de 1 a 8 átomos de carbono.

2. Método según la reivindicación 1, en el que el compuesto de complejo de metal-ácido fosfónico es de fórmula en la que 25 n es 0, 1, 2, 3, 4, 5 ó 6;

p es un número entero de desde 1 hasta 30 siendo p = (v · q) /2;

M es un metal seleccionado del grupo que consiste en Li, Na, K, Cs, Be, Ca, Mg, Sr, Ba, Al, Sb, Cd, Mn, Fe, Co, Ni, Cu yZn;

v es la valencia del metal M y es 1, 2 ó 3; 30 q es un número entero de desde 1 hasta 20 siendo q = 2p/v; y R4 es hidrógeno o alquilo de cadena lineal o ramificada de 1 a 8 átomos de carbono.

3. Método según la reivindicación 1, en el que el compuesto de complejo de metal-ácido fosfónico es de fórmula en la que p es un número entero de desde 1 hasta 30 siendo p = (v · q) /2;

M es un metal seleccionado del grupo que consiste en Li, Na, K, Cs, Be, Ca, Mg, Sr, Ba, Al, Sb, Cd, Mn, Fe, Co, Ni, Cu yZn; v es la valencia del metal M y es 1, 2 ó 3; y q es un número entero de desde 1 hasta 20 siendo q = 2p/v.

4. Método según la reivindicación 1, en el que el compuesto de complejo de metal-ácido fosfónico es de 10 fórmula en la que n es 0, 1, 2, 3, 4, 5 ó 6; R2 y R3 son independientemente hidrógeno, hidroxilo, halógeno, alcoxilo de cadena lineal o ramificada de 1 a 8

átomos de carbono, alquilo de cadena lineal o ramificada de 1 a 8 átomos de carbono o amino; y R4 es hidrógeno o alquilo de cadena lineal o ramificada de 1 a 8 átomos de carbono.

5. Método según la reivindicación 1, en el que el compuesto de complejo de metal-ácido fosfónico es de fórmula en la que 20 n es 0, 1, 2, 3, 4, 5 ó 6; y R4 es hidrógeno o alquilo de cadena lineal o ramificada de 1 a 8 átomos de carbono.

6. Método según la reivindicación 1, en el que el compuesto de complejo de aluminio-ácido fosfónico es

7. Método según la reivindicación 1, en el que se hace reaccionar un ácido dicarboxílico con un diol para preparar un precondensado y en el que el ácido dicarboxílico es ácido tereftálico, ácido isoftálico, ácido o-ftálico, ácido naftalenodicarboxílico, ácido ciclohexanodicarboxílico, ácido ciclohexanodiacético, ácido difenil-4, 4'-dicarboxílico, ácido succínico, ácido maleico, ácido glutárico, ácido adípico, ácido sebácico o una mezcla de los mismos.

8. Método según la reivindicación 1, en el que se hace reaccionar un diéster dicarboxílico con un diol para preparar un precondensado y en el que el diéster dicarboxílico es un diéster dialquílico C1-C4 del ácido tereftálico, ácido isoftálico, ácido o-ftálico, ácido naftalenodicarboxílico, ácido ciclohexanodicarboxílico, ácido ciclohexanodiacético, ácido difenil-4, 4'-dicarboxílico, ácido succínico, ácido maleico, ácido glutárico, ácido adípico, ácido sebácico o una mezcla de los mismos.

9. Método según la reivindicación 7, en el que el diácido es ácido tereftálico, ácido isoftálico o ácido 2, 6naftalenodicarboxílico.

10. Método según la reivindicación 8, en el que el diéster es tereftalato de dimetilo.

11. Método según la reivindicación 1, en el que el diol es etilenglicol, dietilenglicol, trietilenglicol, propano-1, 3-diol, propano-1, 2-diol, butano-1, 4-diol, pentano-1, 5-diol, hexano-1, 6-diol, 1, 4-ciclohexanodimetanol, 3-metilpentano-2, 4diol, 2-metilpentano-1, 4-diol, 2, 2-dietilpropano-1, 3-diol, 1, 4-di- (hidroxietoxi) benceno, 2, 2-bis (4hidroxiciclohexil) propano, 2, 4-dihidroxi-1, 1, 3, 3-tetrametilciclobutano, 2, 2-bis- (3-hidroxietoxifenil) propano, 2, 2-bis- (4hidroxipropoxifenil) etano o mezclas de los mismos.

12. Método según la reivindicación 1, en el que el diol es etilenglicol, 1, 4-ciclohexanodimetanol o butano-1, 4-diol.

13. Método según la reivindicación 1, en el que el poliéster es poli (tereftalato de etileno) , poli (2, 6-naftaleno-2, 6dicarboxilato de etileno) o poli (tereftalato de 1, 4-butileno) .

14. Método según la reivindicación 1, en el que la primera etapa se realiza a una temperatura de desde aproximadamente 200 hasta aproximadamente 300º C.

15. Método según la reivindicación 1, en el que el catalizador se emplea a un nivel de desde aproximadamente 1 hasta aproximadamente 1500 ppm en peso, basándose en el peso de ácido dicarboxílico o diéster dicarboxílico y diol.

16. Método según la reivindicación 1, en el que el catalizador se emplea a un nivel de desde aproximadamente 1 hasta aproximadamente 1000 ppm en peso, basándose en el peso de ácido dicarboxílico o diéster dicarboxílico y diol.