Procedimiento para la polimerización de lactama.

Procedimiento para la producción de partículas de poliamida mediante polimerización aniónica de al menos una lactama usando al menos un catalizador y al menos un activador,

en el que se dosifican gotas discretas de la mezcla de reacción en una fase gaseosa circundante y se hacen reaccionar, en el que la dosificación de la lactama, del catalizador y del activador, así como la mezcla de los componentes se realiza de forma continua.

Procedimiento para la polimerización de lactama

La presente invención se refiere a un nuevo procedimiento para la polimerización aniónica de monómeros de lactama.

Es conocida la polimerización aniónica de monómeros de lactama para la producción de poliamidas.

Por el documento DE-A-14 2 241 se conoce, por ejemplo, un procedimiento para la producción de cadenas de poliamida lineales por adición de KOH como catalizador y 1,6-bis-(N,N-dibutilureido)hexano como activador mediante la llamada polimerización aniónica de lactamas.

Por Polyamide, Kunststoff Handbuch (Poliamidas, manual de plásticos) vol. 3/4, ISBN 3-446-16486-3, 1998, editorial Cari Hanser, 49-52 se conoce la polimerización de lactama aniónica activada. En él se describe el uso de Na- caprolactamato como catalizador combinado con derivados de acillactamas para la producción de poliamidas lineales.

Por Macromolecules (Macromoléculas), vol. 32, n.° 23 (1999) página 7726 se conoce asimismo la polimerización de lactama aniónica activada. En él se describe el uso de caprolactamato de sodio como catalizador combinado con N,N-hexamet¡len-b¡s-(2-oxo-1-azepanilcarboxam¡da) para la producción de poliamidas lineales.

El procedimiento de polimerización por pulverización se conoce y se ha descrito en múltiples ocasiones en el estado de la técnica. Así, los documentos WO 25/11188 A1 como WO 26/24368 A1 describen, por ejemplo, la polimerización por pulverización radicalaria de monómeros como ácido acrílico, a fin de producir partículas poliméricas que se hinchan en agua ("superabsorbentes" o polímeros superabsorbentes, SAP) o espesantes poliméricos. El documento DE 1 25 48 698 A1 aborda la polimerización por pulverización de ¡sobuteno para obtener poliisobuteno (PIB).

En el documento US3325455 "Method of producing nylon powders" (Procedimiento de producción de polvos de nailon) se describe un procedimiento para la producción de polvos de polilactama mediante la polimerización de gotas de monómero. En este sentido, se produce la mezcla reactiva en un depósito de agitación calentado mezclando monómero de lactama, activador y catalizador. Esta mezcla se transporta por medio de una bomba y se pulveriza por medio de un inyector en un recipiente de reacción que está alimentado con gas inerte. La temperatura del gas se selecciona de tal manera que la reacción de polimerización comience inmediatamente.

Según el documento US 3325455, ¡nlcialmente los componentes se mezclan por lotes en un depósito de agitación para atomizarse después de forma continua. La conducción del procedimiento solo parcialmente continua según la presente divulgación, sin embargo, tiene como consecuencia que bien actualmente solo puede disponerse una cantidad muy pequeña de la mezcla de reacción o que en preparaciones más grandes, como consecuencia de la distribución del tiempo de residencia en el recipiente, aumenta la conversión de la mezcla de reacción durante la atomización, no pudiendo generarse ningún estado estacionario en el procedimiento. Asimismo, comienza a polimerizarse la mezcla de reacción a las temperaturas usadas de 15 °C ya en el recipiente, al menos con concentraciones elevadas de catalizador. De esta manera, el peso molecular Pm y la distribución de pesos moleculares cambian con el tiempo, así como la viscosidad y, por lo tanto, el tamaño de partícula. De este modo, con el tiempo el polvo de poliamida obtenido cambia de forma y propiedades.

El documento WO 21/3175 divulga un procedimiento para la producción de partículas poliméricas mediante polimerización por emulsión radicalaria. El documento WO 21/86433 A describe un procedimiento de polimerización aniónica en una fase oleosa; sin embargo, a este respecto el producto contiene una cierta fracción de aceite.

Asimismo, los procedimientos que se describen en el estado de la técnica en muchos casos suponen pérdidas relativamente altas de monómeros y, por lo tanto, un rendimiento relativamente pequeño de polímero.

Por tanto, se planteó el objetivo de proporcionar un procedimiento para la polimerización aniónica de monómeros de lactama que evitara las desventajas mencionadas. De este modo, se debería proporcionar un procedimiento que suministrara partículas de poliamida con propiedades de producto (como viscosidad y grado de reticulación) constantes; adicionalmente, el procedimiento debería proporcionar un rendimiento de producto lo más alto posible y proporcionar un tamaño de partícula y distribución de tamaño de partículas definidos. Además, las partículas de poliamida obtenidas deberían presentar las menos impurezas posibles.

El objetivo mencionado pudo conseguirse mediante el procedimiento de acuerdo con la invención, como se define en las reivindicaciones.

El objeto de la presente invención es, por tanto, un procedimiento para la producción de partículas de poliamida mediante polimerización aniónica de al menos una lactama usando al menos un catalizador y al menos un activador,

en el que se dosifican gotas discretas de la mezcla de reacción en una fase gaseosa circundante y se hacen reaccionar, en el que la dosificación de la lactama, del catalizador y del activador, así como la mezcla de los componentes se realiza de forma continua.

En el ámbito de la presente Invención, el término "partícula de poliamlda" se refiere a partículas aproximadamente esféricas con un diámetro medio de entre 1 y 2 pm. Las partículas pueden ser porosas y/o estar rellenas con líquido.

En una forma de realización del procedimiento de acuerdo con la invención, se usa precisamente un monómero de lactama.

En una forma de realización del procedimiento de acuerdo con la invención, se usa precisamente un catalizador.

En una forma de realización especialmente preferente, se usa precisamente un activador.

A diferencia de procedimientos convencionales, en el procedimiento de acuerdo con la invención, la dosificación y mezclado de los componentes individuales y, por tanto, la producción de la mezcla reactiva, se realiza de forma continua. Esto conduce a condiciones de procedimiento estacionarias con propiedades de producto constantes y un tiempo de funcionamiento del procedimiento significativamente más alto.

El procedimiento de acuerdo con la invención se diferencia, por lo tanto, del documento US 3325455, al menos en la técnica de producción de la mezcla reactiva.

De acuerdo con la invención, el monómero de lactama (p. ej. £-caprolactama), al menos un catalizador y al menos un activador, preferentemente separados uno del otro, se proporcionan como masa fundida. Todos los componentes se distribuyen y mezclan de forma continua.

El catalizador y el activador también pueden presentarse respectivamente en forma de solución en el monómero de lactama; no obstante, también es importante que el catalizador y el activador se dispongan separados entre sí.

En una forma de realización de la invención, inicialmente el activador se añade mezclándose en la corriente de lactama y el catalizador se introduce posteriormente en esta mezcla. Al añadir el catalizador se forma una mezcla reactiva. Esta puede transformarse, por ejemplo, en gotas discretas en un reactor alimentado con gas inerte caliente (p. ej. una torre de pulverización) mediante atomización vía un inyector o vía un nebulizador. Mientras las gotas descienden en el reactor, tiene lugar la polimerización aniónica de la lactama, y, por tanto, la producción de poliamida. Las partículas de poliamida se obtienen en la descarga.

El orden de introducción del activador y del catalizador puede invertirse en una forma de realización adicional de la

invención.

Generalmente los recipientes y conductos de dosificación están regulados a una temperatura de entre el punto de fusión del monómero usado y la temperatura de reacción que prevalece en el interior del reactor, como, por ejemplo, un reactor de columna. No obstante, antes de la producción de la mezcla reactiva, la alimentación de monómeros también se puede ajustar a temperaturas de hasta 5 K por encima de la temperatura del gas en el interior del reactor.

Como "reactiva" se designa continuación a una mezcla que contiene respectivamente un monómero de lactama, al menos un catalizador y al menos un activador.

La conversión de reacción antes de la transformación en forma de gotas se puede ajustar entre el y 5 %, preferentemente el y 3 %, por medio del tiempo de residencia entre el punto de mezclado desde el que está presente la mezcla y el inyector, así como del control de temperatura en el periodo de tiempo de residencia,

Tras finalizar el procedimiento de acuerdo con la invención, la conversión... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para la producción de partículas de poliamida mediante polimerización aniónica de al menos una lactama usando al menos un catalizador y al menos un activador, en el que se dosifican gotas discretas de la mezcla de reacción en una fase gaseosa circundante y se hacen reaccionar, en el que la dosificación de la lactama, del catalizador y del activador, así como la mezcla de los componentes se realiza de forma continua.

2. Procedimiento para la producción de partículas de poliamida de acuerdo con la reivindicación 1, en el que al menos una lactama está seleccionada del grupo que comprende caprolactama, laurillactama y sus mezclas.

3. Procedimiento para la producción de partículas de poliamida de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, en el que al menos un catalizador está seleccionado del grupo que comprende hidruro de sodio, sodio metal y caprolactamato de sodio.

4. Procedimiento para la producción de partículas de poliamida de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a

3, en el que al menos un activador está seleccionado del grupo que comprende hexametilendiisocianato e isoforondiisocianato.

5. Procedimiento para la producción de partículas de poliamida de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a

4, en el que el activadores HDI protegido con lactama.

6. Procedimiento para la producción de partículas de poliamida de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a

5, en el que la relación molar de lactama frente a catalizador es de 1:1 a 1.:1.

7. Procedimiento para la producción de partículas de poliamida de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a

6, en el que la relación molar de activador frente a catalizadores de 1:1 a 1:1..

8. Procedimiento para la producción de partículas de poliamida de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a

7, en el que los recipientes que contienen los componentes de partida presentan respectivamente una temperatura que se encuentra entre el punto de fusión del monómero de lactama usado y la temperatura de reacción en el reactor.

9. Procedimiento para la producción de partículas de poliamida de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a

8, en el que, antes de la producción de la mezcla reactiva, la alimentación de monómeros se ajusta a temperaturas de hasta 5 K por encima de la temperatura del gas en el reactor.

1. Procedimiento para la producción de partículas de poliamida de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a

9, en el que la concentración relativa de monómeros de lactama en la fase gaseosa del reactor se encuentra entre el 5 % y 1 % de la concentración de saturación correspondiente a la temperatura del gas presente.

11. Procedimiento para la producción de partículas de poliamida de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a

1, en el que la temperatura interna del reactor es de 13-17 °C.

12. Procedimiento para la producción de partículas de poliamida de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a

11, en el que las partículas de poliamida obtenidas presentan un diámetro medio de entre 1 y 2 pm.

13. Procedimiento para la producción de partículas de poliamida de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a

12, en el que la conversión antes de la transformación en forma de gotas es del al 5 %.

14. Procedimiento para la producción de partículas de poliamida de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a

13, en el que además se usan aditivos.

15. Procedimiento para la producción de partículas de poliamida de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a

14, en el que la conversión se incrementa adicionalmente mediante tratamiento posterior de las partículas obtenidas en un lecho turbulento o fluidizado.

16. Procedimiento para la producción de partículas de poliamida de acuerdo con la reivindicación 15, en el que el tratamiento posterior se lleva a cabo por lavado mediante gas inerte a temperaturas de 12-17 °C.