Composiciones no precipitantes de metal alcalino/alcalinotérreo y aluminio preparadas con hidroxiácidos orgánicos.

Composición que se puede obtener combinando:

i. M, representando M un metal alcalinotérreo o un metal alcalino y

ii.

aluminio y

iii. etilenglicol y

iv. un compuesto hidroxiácido orgánico con al menos tres átomos de carbono y menos de tres grupos ácido carboxílico cuando el compuesto hidroxiácido presenta ocho o menos átomos de carbono,

en la que la composición se encuentra en forma de una solución obtenida por combinación de los componentes (i), (ii) y (iii), adición de los compuestos hidroxiácidos orgánicos a ellos y agitación a una temperatura de 20 a 150ºC,

en la que la relación molar de etilenglicol: aluminio es de al menos 35:1 y la relación molar de M:aluminio:hidroxiácido es de 0,2:1:0,2 a 10:1:5.

Composiciones no precipitantes de metal alcalino/alcalinotérreo y aluminio preparadas con hidroxiácidos orgánicos.

1. Campo de la invención

La invención se refiere a composiciones basadas en aluminio útiles para la preparación de polímeros de poliéster, y más específicamente a composiciones que contienen aluminio, un metal alcalinotérreo o metal alcalino y un exceso de etilenglicol, a las que se añade (n) (un) compuesto (s) hidroxiácido (s) para aumentar la solubilidad del aluminio en etilenglicol.

2. Antecedentes de la invención

Las soluciones preparadas a partir de metales alcalinotérreos o metales alcalinos ("M") y aluminio en etilenglicol tienden a precipitar con el tiempo. Este problema se manifiesta especialmente a unas relaciones molares de M:Al próximas a 1:1, comenzando la precipitación a temperaturas moderadas inferiores a 125ºC. Esto se debe a que los compuestos de aluminio no se disuelven fácilmente en etilenglicol. Los componentes catalíticos alimentados a un procedimiento de polimerización en fase fundida deben permanecer en solución para proporcionar un mezclado más uniforme con los reactantes o la masa fundida de polímeros y para permitir la alimentación de una cantidad constante y uniforme del catalizador deseado al procedimiento en fase fundida.

Una solución catalítica presenta ventajas sobre las suspensiones catalíticas, pues una solución previene los posibles problemas de bombeo y de circulación, evita el ensuciamiento y la obstrucción del conducto de transferencia y permite prescindir de la agitación vigorosa usada en el caso de las suspensiones para prevenir la sedimentación de precipitados insolubles del catalizador en los tanques de alimentación. Los precipitados en los tanques de alimentación constituyen un problema para la alimentación de una cantidad uniforme de catalizador a la línea de producción en fase fundida.

Para formar una solución se pueden combinar hidróxido de litio e isopropóxido de aluminio en presencia de etilenglicol. Esto se puede lograr calentando los componentes a una temperatura suficiente para generar el catalizador en solución. La temperatura para esta reacción se encuentra normalmente en el intervalo de 125ºC a 160ºC y se mantiene durante tres a cinco horas. En general, la concentración de aluminio en la solución no puede exceder de 3.000 ppm sin que se forme un precipitado o un gel después de enfriar la mezcla a temperatura ambiente.

Son varias las condiciones en las que se pueden formar precipitados cuando se mezcla un sistema catalítico con etilenglicol. Se pueden formar precipitados cuando la solución catalítica se enfría a temperatura ambiente. Aun cuando la composición, una vez enfriada, permanezca en forma de solución, la solución puede cambiar con el tiempo (por ejemplo, en cuestión de dos o tres días) y formar precipitados. Si se forman precipitados, oscilará la cantidad de catalizador real alimentada a una línea de producción de poliéster por polimerización en fase fundida a través de un sistema de alimentación a una velocidad de flujo dada, obteniéndose tipos de producto o calidades de producto no uniformes.

Para mantener los catalizadores en solución, la composición catalítica de etilenglicol/ Li/ Al debe permanecer a una temperatura elevada, de aproximadamente 150ºC o mayor. Las soluciones catalíticas mantenidas a altas temperaturas adolecen de varios inconvenientes. El mantenimiento de los catalizadores a una temperatura elevada durante periodos de tiempo prolongados puede provocar potencialmente la desactivación de los catalizadores. Además, el mantenimiento de la solución catalítica a altas temperaturas requiere aumentar el capital de la planta para recipientes de alimentación calentados para los catalizadores.

También se forman precipitados cuando la cantidad de aluminio en la composición catalítica excede de 3.000 ppm. Aunque resulta deseable usar una fuente de alimentación de catalizador con una alta concentración de Al con el fin de poder reducir la cantidad de disolvente alimentada al procedimiento en fase fundida, es necesario mantener el catalizador en solución, lo cual se complica a medida que aumenta la cantidad de aluminio.

El catalizador no solo puede precipitar en soluciones de etilenglicol con 3.000 ppm o más de aluminio o si la solución caliente se deja enfriar, sino que también puede precipitar cuando la relación molar de M:Al se aproxima a 1:1. En algunas aplicaciones, sin embargo, resulta deseable usar una relación molar de M:Al de aproximadamente 1:1, ya que la tonalidad amarillenta del polímero de poliéster se minimiza a medida que la relación molar de M:Al se aproxima a 1:1.

La adición de un exceso molar de hidroxiácido con respecto al metal M no resulta deseable porque incrementa el coste de la solución. Es deseable mantener la flexibilidad de añadir cantidades estequiométricas de M con respecto al hidroxiácido, e incluso un exceso molar de M con respecto al hidroxiácido, reteniendo al mismo tiempo una solución con bajas cantidades de compuestos hidroxiácidos. La composición catalítica muestra deseablemente una mayor solubilidad en etilenglicol que en una solución de etilenglicol como único disolvente, ventajosamente con cantidades mínimas de hidroxiácido y un gran exceso estequiométrico de etilenglicol con respecto a los compuestos hidroxiácidos. Alternativa o adicionalmente también sería deseable poder preparar, si se desea, soluciones con relaciones molares de M:Al próximas a 1:1 que fueran estables en un amplio intervalo de temperaturas, inclusive en condiciones ambientales. Alternativa o adicionalmente sería especialmente ventajoso poder preparar tales soluciones usando 3.000 ppm o más de Al para minimizar la cantidad de disolvente alimentada a un procedimiento de policondensación en fase fundida.

El documento WO99/28033 describe sistemas catalíticos para reacciones de esterificación. Los sistemas catalíticos pueden incluir aluminio.

3. Resumen de la invención Los autores han descubierto que la adición de ciertos compuestos hidroxiácidos orgánicos a los metales catalíticos que contienen Al mejora su solubilidad en etilenglicol. Se proporciona, pues, una composición que se puede obtener combinando:

(i) M, representando M un metal alcalinotérreo o un metal alcalino y

(ii) aluminio y

(iii) etilenglicol y

(iv) un compuesto hidroxiácido orgánico con al menos tres átomos de carbono y menos de tres grupos ácido carboxílico cuando el compuesto hidroxiácido presenta ocho o menos átomos de carbono,

en la que la composición se encuentra en forma de una solución obtenida por combinación de los componentes (i) ,

(ii) y (iii) , adición de los compuestos hidroxiácidos orgánicos a ellos y agitación a una temperatura de 20 a 150ºC, y

en la que la relación molar de etilenglicol: aluminio es de al menos 35:1 y la relación molar de M:aluminio:hidroxiácido es de 0, 2:1:0, 2 a 10:1:5.

Las composiciones son útiles para catalizar (aumentar la velocidad de reacción) la formación de polímeros de poliéster.

Asimismo se proporciona otra realización de una solución catalítica estable en la que la cantidad de aluminio en la solución catalítica es mayor que 3.000 ppm.

Asimismo se proporciona una realización de una solución catalítica estable en la que la relación molar de M:Al se encuentra entre 0, 75:1 y 2:1 o entre 0, 9:1 y 1, 5:1.

Además se proporciona una realización de una solución catalítica estable en la que la cantidad de aluminio es mayor que 3.000 ppm y la relación molar de M:Al se encuentra entre 0, 75:1 y 2:1.

Además se proporciona una realización en la que, en una o una combinación de las realizaciones antes descritas, la solución catalítica permanece estable sin agitación en condiciones ambientales durante un periodo de tiempo de al menos una (1) semana.

En aún otra realización, estas soluciones catalíticas se pueden mantener, si se desea, a temperaturas elevadas durante al menos una semana sin que el catalizador se desactive o descolore.

Asimismo se proporciona un procedimiento para el uso de la composición en la preparación de un polímero de poliéster según se expone en la reivindicación 18 más adelante.

4. Descripción detallada de la invención La presente invención se podrá entender mejor con referencia a la siguiente descripción detallada de la invención.

Cabe señalar que las formas singulares "un/una" y "el/la" como se usan en la memoria descriptiva y en las reivindicaciones adjuntas incluyen los referentes plurales, salvo que el contexto dicte claramente lo contrario. Por ejemplo, la referencia al procesamiento... [Seguir leyendo]

1. Composición que se puede obtener combinando:

i. M, representando M un metal alcalinotérreo o un metal alcalino y

ii. aluminio y

iii. etilenglicol y

iv. un compuesto hidroxiácido orgánico con al menos tres átomos de carbono y menos de tres grupos ácido carboxílico cuando el compuesto hidroxiácido presenta ocho o menos átomos de carbono,

en la que la composición se encuentra en forma de una solución obtenida por combinación de los componentes (i) ,

(ii) y (iii) , adición de los compuestos hidroxiácidos orgánicos a ellos y agitación a una temperatura de 20 a 150ºC,

en la que la relación molar de etilenglicol: aluminio es de al menos 35:1 y la relación molar de M:aluminio:hidroxiácido es de 0, 2:1:0, 2 a 10:1:5.

2. Composición de acuerdo con la reivindicación 1, en la que la relación molar de etilenglicol: aluminio es de al menos 50:1.

3. Composición de acuerdo con la reivindicación 1, en la que el aluminio se obtiene a partir de un compuesto de aluminio representado por la fórmula:

Al[OR]a[OR-']b[OR"]c[R''']d

en la que R, R', R" son independientemente un grupo alquilo, un grupo arilo, un grupo acilo o hidrógeno, R''' es un grupo aniónico y a, b, c, d son independientemente 0 o números enteros positivos y a+b+c+d no es mayor que 3.

4. Composición de acuerdo con la reivindicación 3, en la que el compuesto de aluminio comprende sales de aluminio con ácido carboxílico o alcoholatos de aluminio.

5. Composición de acuerdo con la reivindicación 4, en la que la sal de aluminio con ácido carboxílico comprende un compuesto de monohidroxi-diacetato o el compuesto de dihidroxi-monoacetato o una mezcla de los mismos.

6. Composición de acuerdo con la reivindicación 1, en la que la composición es una solución que contiene al menos 3.000 ppm de aluminio, respecto al peso de la composición.

7. Composición de acuerdo con la reivindicación 1, en la que la solución contiene al menos 1% en peso de aluminio, respecto al peso de la composición.

8. Composición de acuerdo con la reivindicación 1, en la que M comprende litio, sodio, potasio o combinaciones de los mismos.

9. Composición de acuerdo con la reivindicación 8, en la que la cantidad de metal alcalinotérreo o de metal alcalino en la composición asciende a al menos 100 ppm, respecto al peso de la composición.

10. Composición de acuerdo con la reivindicación 1, en la que la relación molar de M:Al asciende a al menos 0, 75:1.

11. Composición de acuerdo con la reivindicación 1, en la que la concentración de átomos de Al asciende a al menos 3.000 ppm y la relación molar de M:Al se encuentra entre 0, 2:1 y 5:1.

12. Composición de acuerdo con la reivindicación 1, en la que la relación molar de M:compuestos hidroxiácidos asciende a al menos 0, 80:1.

13. Composición de acuerdo con la reivindicación 1, en la que la solución comprende disolventes hidroxiácidos orgánicos en una cantidad de 0, 01% en peso a 5% en peso, respecto al peso de la solución.

14. Composición de acuerdo con la reivindicación 1, en la que el compuesto hidroxiácido orgánico presenta entre 3 y 14 átomos de carbono.

15. Composición de acuerdo con la reivindicación 1, en la que el hidroxiácido orgánico comprende ácido

láctico, ácido tartárico, ácido mandélico, ácido salicílico o mezclas de los mismos.

16. Composición de acuerdo con la reivindicación 6, en la que la composición presenta una relación molar de M:Al comprendida en el intervalo de 0, 75:1 a 2:1.

17. Procedimiento para la preparación de una composición de polímeros de poliéster que comprende la adición de una solución que comprende una composición de acuerdo con la reivindicación 1 a un procedimiento de polimerización en fase fundida para preparar un polímero de poliéster.